Η μεγάλη απελευθέρωση ενέργειας που παρατηρείται στις πυρηνικές αντιδράσεις οδήγησε στη μελέτη, κατασκευή και παραγωγή πανίσχυρων όπλων που την εκρηκτική τους δύναμη αντλούν ακριβώς από τέτοιου είδους αντιδράσεις. Τα πυρηνικά όπλα (nuclear weapons, armes nucléaires), που λέγονται και ατομικές βόμβες, λειτουργούν με βάση την πυρηνική σχάση ή την πυρηνική σύντηξη.

Στα πυρηνικά όπλα σχάσης η αλυσιδωτή αντίδραση είναι ανεξέλεγκτη, και όχι ελεγχόμενη όπως στους πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Αυτό σημαίνει πως σε κάθε κλάσμα του δευτερολέπτου διασπάται ένας μεγάλος αριθμός πυρήνων που απελευθερώνουν ασύλληπτη ποσότητα ενέργειας με μια τρομακτική έκρηξη.

Περισσότερο όμως καταστροφικά θεωρούνται τα πυρηνικά όπλα σύντηξης, στα οποία η σύντηξη πυροδοτείται από μια μικρή βόμβα σχάσεως.

Τα όπλα αυτά είναι περισσότερο γνωστά ως θερμοπυρηνικά όπλα ή βόμβες υδρογόνου.

* Όλα τα είδη πυρηνικών όπλων χαρακτηρίζονται ως όπλα «μαζικής καταστροφής», σε αντίθεση με τα άλλα που χαρακτηρίζονται «συμβατικά».