利用核裂變或核聚變反應，在有限空間內急劇放出大量能量而產生爆炸，以起破壞、殺傷作用的武器。按其構造原理，可以分成原子彈和氫彈兩類。
分類 原子彈 以釋放裂變能的方式而產生核爆炸的核武器。它是利用鈾235或鈈239等重核素核炸藥發生裂變鏈式反應而釋放裂變能量的。為增大爆炸威力，在核炸藥層之外，可包以重核素材料做的惰層。惰層的作用是：反射中中子並約束住超臨界狀態的核炸藥以增加鏈式反應的幾率和時間。如采用鈾238做惰層，還可發生次級裂變，增加釋放裂變能。內爆型原子彈的結構見圖。
在有良好惰層的情況下，鈾233、鈾235和钚239球體的臨界質量分別約為6千克、16千克和5～8千克。原子彈的威力范圍在1噸～50萬噸TNT（三硝基甲苯）當量之間。由於受核炸藥用量不能低於臨界質量的限制，低當量原子彈的核炸藥利用率極低。如對於1噸TNT當量的原子彈來說，其利用率小於5×10-6。
氫彈 以主要釋放聚變能的方式而產生核爆炸的核武器。它利用原子彈爆炸所產生的高溫來點燃聚變反應，釋放聚變能產生核爆炸。由於它的核炸藥是氘、氚等氫的同位素，所以稱為氫彈。實際上，氫彈的核炸藥采用氘化鋰6，它不僅能在原子彈爆炸時生成氚，而且是易於操作的固體物質。（見彩圖）
氫彈爆炸——氫同位素的核聚變反應
核工業部供稿
氫彈的爆炸威力不受臨界質量的限制，所以原則上可以無限地加大氫彈的爆炸威力。迄今為止，氫彈爆炸試驗的最高記錄為5000萬噸TNT當量。
在氫彈中加入鈾238，利用聚變反應產生的高能中子使鈾238發生裂變，可以提高氫彈的爆炸威力。由於這種武器的核反應過程是：原子彈的裂變反應引發氫彈的聚變反應，聚變反應產生的中子再引發裂變反應，即裂變-聚變-裂變反應交替發生，所以稱為三相彈(3-F-bomb)。
另外還有一種以高能中子輻射為主要殺傷手段，而其他破壞效應很小的核武器──中子彈。（見輻射）
破壞效應 核武器具有比化學炸藥武器更大和更持久的破壞效應。它的作用可分瞬時效應和延緩效應兩種。前者指爆炸時發生的爆震波、熱輻射及早期核輻射；後者指爆炸後武器殘餘物的放射性及環境物質的感生放射性在爆炸點附近的延緩核輻射和相當長時間內在廣大范圍發生的放射性沉降。不同 TNT當量的核武器在大氣層爆炸時的瞬時破壞效應見表。延緩效應延續時間長，面積大，但其危害性比瞬時效應小。
核武器爆炸時的瞬時破壞效應
雖然核武器的破壞力很大，但隻要有一定的防禦知識，采取適當的措施，就能大大降低其對人員的殺傷效應。如在地下1米處用鋼筋混凝土建築的防火掩蔽體就能保護距爆炸點3公裡的人員不受100萬噸 TNT當量氫彈的瞬時效應傷害；1米厚的泥土足以將早期核輻射劑量降低至1/30。
參考書目
孟先雍著：《原子能工業》，原子能出版社，北京，1978。
S.格拉斯頓主編，姚琮等譯：《核武器效應》，國防工業出版社，北京，1965。(S.Glasstone，ed.，The Effectsof Nuclear Weapons，3rd ed.，USAEC.1962.)