利用核物质的核聚变或裂变(参见“核能”〔nuclear energy〕)释放出巨热眩光、冲击波和强烈辐射的武器，包括导弹、炸弹、炮弹和地雷。第一颗原子弹(或裂变弹)由美国在第二次世界大战期间生产，1945年投于广岛。它由两小块铀-235组成，经化学炸弹击成一块，形成超临界团，随之发生不可控制的链式反应。若达不到临界质量(据估计在16—20千克之间)，则中子大量逃逸，链式反应不能引发。一颗核弹的爆炸当量相当于2万吨TNT炸药。后来的钚-239威力更大。

氢弹(或聚变弹、热核弹)为外裹一层氢物质(如氘化锂)的原子弹。当原子弹爆炸时，产生足够的高温(大约100000000℃)引发聚变反应(参见“热核反应堆”〔thermonuclear reactor〕)。氢弹的爆炸威力以百万吨TNT当量计。第一枚氢弹由美国科学家于1952年11月在太平洋的埃尼威托克环礁试爆成功，但从未用于战场。苏联、英国、法国和中国进行过氢弹试验。参见“禁止核试验条约”(Nuclear Test-Ban Treaty)。

中子弹(或增强辐射弹)是使中子辐射的杀伤性得到最大发挥的核武器。能杀灭一切生物，因冲击波较弱，对建筑物的破坏程度较小。