1945年7月16日，美國進行了世界上第一次核爆炸實驗。1945年8月6日，美國用B-29超級空中堡壘轟炸機運載「小男孩」2萬噸當量原子彈轟炸廣島。爆炸時間：1945年8月6日8點15分43秒，城市中心12平方公里內的建築物全部被毀，全市房屋毀壞率達70％以上。關於死亡人數，日美雙方公布數字相差甚大。據日本官方統計，死亡和失蹤人數達71379人，受傷人數近10萬。詳見：廣島市原子彈爆炸。1945年8月9日10點58分，「胖子」原子彈被投放於長崎。詳見：長崎市原子彈爆炸。核武器：核分裂核武透過核分裂釋放能量。重核子如鈾或鈽在中子轟擊下產生核分裂，分成為較輕的核子，同時釋放更多的中子，造成連鎖反應。傳統上核分裂核武稱為原子彈。大部分的核分裂核武是使用化學炸藥，把在臨界質量以下的鈾-235或鈽擠壓成超越臨界質量的一塊，然後在中子照射下產生不受控的連鎖反應，釋放大量能量。起爆的方式可分為鎗式和內爆式。一磅的鈾-235裂變時可放出大約三千七百億焦耳的能量，約為82太焦耳／公斤(TJ/kg)。一般的連鎖反應只維持一微秒(μs)，功率約為82艾瓦／公斤(EW/kg)，或每原子200兆電子伏／秒。核融合核武透過核聚變釋放能量。輕核子如氫或氦結合成較重的元素，同時釋放大量的能量。使用核融合過程的武器亦常被稱為氫彈，因為氫是核融合的常用材料。核融合核武有時亦稱熱核武器，因為它們的連鎖反應需要更高的溫度啟動。一般的氫彈會先引爆作為前級的核分裂彈，造成足夠的溫度及壓力，之後的後級核融合才會開始。後級可以無限制地連鎖起來，製成比普通核分裂強力很多的核武。區別核武器是屬於核分裂還是核融合核武，要靠分辨武器能量的主要來源。因為現代的核武通常結合兩種核反應：聚變需要先以裂變產生足夠的溫度及壓力啟動；同時裂變在聚變開始後效率會得到提高。故此部分核武是三級設計：最先在外圍第一級先用核裂變，造成聚變條件。中部第二級聚變發生後，再引起彈頭中心的第三級的第二次裂變反應，造成裂－聚－裂反應的三級核彈，是現在最大破壞性的武器。此核彈稱為三相彈、氫鈾彈、三級效應超級炸彈或骯髒的氫彈。又稱助爆原子彈，雖然名為「原子彈」實和中子彈同為為廣義氫彈一種，指雖然像典型氫彈般有聚變材料作為核爆增強劑，但聚變的主要作用是提供足夠中子，給裂變材料的分裂反應更為完全，意味所需的聚變材料較少，所以較一般氫彈小巧。通常此設計是用於小型的戰略級核彈，因威力雖然遜於典型氫彈卻勝在較緊湊。骯髒彈（dirtybomb）現在是作為一個術語代指具有放射性、非核武器的武器。它裝填著放射性材料，爆炸的時候將放射性物質拋射散布，造成相當於核放射性塵埃的污染，造成災難性的生態破壞。自九一一事件之後，西方政府最主要擔心的一個就是恐怖分子可能利用髒彈襲擊人口稠密區，作為區域封鎖武器，就像其他更高級的更複雜的放射性武器，可以將這個地區在以後的數年或十幾年中，退化為不適合人類居住的放射性地區。然而大多數的分析人士認為，髒彈的作用更主要體現在心理方面，而它所造成的污染可以用昂貴但是有效的淨化措施來治理。鈷核彈的原理是在彈殼使用鈷元素。核融合釋放的中子會令鈷變成鈷-60，一種會在長期（約五年內）釋放強烈伽傌射線的同位素，目的是維持長時期的強放射污染。除了使用鈷外，亦可使用金造成維持數天污染，或用鋅及鉈造成維持數月的污染。不過由於三級的裂－聚－裂核武亦能部分達成同一目的，故此已知的核武國沒有承認有生產鈷核彈。中子彈是小型的熱核武器。武器內的X射線反射鏡及彈殼以鉻或鎳製成，讓核融合中產生的中子離開彈體。高能量的中子流比其他放射更具穿透能力。一般能阻隔伽傌射線的物料通常不足以抵擋中子流。因為只有水和電解質才能吸收中子，而生物中含大量水份，所以中子流對生物產生的傷害比伽傌射線更大。原先製造中子彈的目的，是希望可以殺人而不毀物（被戲稱為「業主炸彈」或「房貸積欠款炸彈」：能殺死屋內的人，但房子無損）。中子彈所產生的熱能及衝擊波被故意減低，而中子流則被加強。但事實上中子彈的熱及火仍然會對建築物造成嚴重的損毀。所謂「殺人不毀物」只是相對其他熱核武器。中子彈所加強的放射，只限於引爆的一刻，與感生放射核彈的長期放射有所不同。用氧化汞銻作為中子源的核彈，所以體積和重量大大減少。一般小型的紅汞核彈只有一個棒球大小，但爆炸當量可達萬噸。美國懷疑恐怖分子手裡的"手提箱核彈"就是紅汞核彈的一種。它是一種小型氫彈，採用了慢化吸收中子技術，減少中子活化，削弱其爆炸後輻射的作用，部隊可以迅速進入爆炸區投入戰鬥，是一種戰術核彈。原理類似一座無防護層的裂變反應爐，所以不會發生一般意義上的爆炸，只放出大量伽瑪射線；儘管各種效應不大，也不會使人立刻死去，雖然能造成持久的放射線，但