Βόμβα που λειτουργεί με πυρηνικά υλικά (όπως ουράνιο) και βασίζεται στην αλυσιδωτή αντίδραση (μη ελεγχόμενη σχάση). Ένας βαρύς ραδιενεργός πυρήνας βομβαρδίζεται με νετρόνιο(α) και εκλύει ενέργεια, άλλους πιο ελαφρείς πυρήνες και νετρόνια. Με τη σειρά τους τα παραγόμενα νετρόνια βομβαρδίζουν άλλους πυρήνες κ.ο.κ. οπότε αρχίζει μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση που αν δεν ελεγχθεί καταλήγει σε έκρηξη (όπως οι βόμβες που έπεσαν στην Χιροσίμα και το Ναγκασάκι). Αυτές είναι οι βόμβες σχάσης.

Οι βόμβες υδρογόνου καλούμενες υδρογονοβόμβες βασίζονται στην αντίθετη διαδικασία, τη πυρηνική σύντηξη. Αυτές πρώτα σχάζουν κάποιο υλικό για να θερμανθούν αρκετά και έπειτα συντήκουν υδρογόνο (2 ελαφροί πυρήνες υδρογόνου παράγουν ένα βαρύτερο πυρήνα ηλίου).