核結合能—
原子核由許多質子與中子組成，靠強核力將它們拉在一起。可是，原子核的總質量小於各個質子與中子的質量總合，兩著之間的差距，正好用來度量原子核的結合能。依據愛因斯坦相對論導出的E=MC2的公式，可算出核結合能的大小，等於質量差距乘上光速的平方。核子武器毀滅性爆炸力，就是這個能量釋放出來的結果。
連鎖反應—
原子核分裂釋放出中子，這些釋放中子會去撞擊另一個原子核，導致後者進行分裂並再釋放出中子，於是形成連鎖反應。連鎖反應若剛好持續下去，就稱為臨界連鎖反應，此時的質量稱為臨界質量。
核子武器的分類—
核分裂武器—原子彈
原子彈利用核子分裂質量消失產生能量，是第一次出現的世人面前的核子武器，二次世界大戰美國於1945年8月6日和8月9日將代號為“小男孩”和“胖子”的兩顆原子彈分別投在日本的廣島和長崎兩個城市，這也是歷史上在戰爭中僅有的兩次使用核子武器。
美國當事為確保成功發展原子彈，採取不同途徑同時進行，因此這兩個原子彈使用不同的原料，廣島使用鈾235，長崎使用鈽239為原料，其臨界質量鈾235約20-25公斤，鈽239為7-8公斤。
鈾與鈽元素有許多同位素，同位素同屬於某一化學元素，其原子具有相同數目的電子，原子核也具有相同數目的質子，但卻有不同數目的中子，例如氕、氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中分別有0個中子，1個中子及2個中子，所以它們互為同位素，有些同位素具有放射性。
天然鈾礦中包括了鈾-235和鈾-238，鈾-234三種成分，其中鈾-235經中子撞擊後會有連鎖反應，因此作為原子彈的原料，但自然界中大多數同位素都是穩定同位素，並呈混合物狀態出現在元素中。按照同位素質量進行分離的主要方法有電磁法（在大型質譜儀中）和熱機械法（氣體擴散過程中）。
鈽239在自然界中的蘊藏量很少，衹能用中子轟擊鈾238而得到鈽239。大量生產鈽239需要高密度中子源轟擊鈾238，而中子源由核反應堆中的連鎖反應提供。二戰中美國建立了多處核反應堆生產鈽239。
根據原子彈引爆方式的不同，可分為槍式(gnu barrel)原子彈和內爆式(implosion)原子彈
槍型原子彈：
它是利用一種炮筒裝置，將兩塊小於臨界質量的核子物質迅速合攏以達到超臨界而發生爆炸，在這種炮筒裝置中，一塊核子物質(小於臨界質量)固定於炮筒裝置的一端，位於另一端的另一塊核子物質(也小於臨界質量)借助於裂性炸藥的爆炸射向那塊固定的核子物質而發生核爆炸。
為了延遲核子物質的飛散以提高原子彈的效率，要把原子彈裝在堅固的外殼內。槍型原子彈的結構簡單，較易製造，但它有兩個缺點：(1)核原料的利用率低，這是因為每塊核子物質不能做得太大，最大不能超過鈾-235(或鈽-239)的臨界質量，因此，當兩塊合攏時，只能比臨界質量多出一倍左右，換句話說，它不能有較高的爆炸效率(2)很難利用鈽-239作核原料，因為鈽-239中不可避免地會含有一些鈽-240，它自發裂變的機率特別大。
內爆型原子彈：
它的原理是利用普通的烈性炸藥製成一個球形裝置，將小於臨界質量的核原料(鈾-235或鈽-239)製成一個小球體，置於炸藥球中，通過電雷管同步點火使炸藥球的各點同時引爆，產生向心聚焦的壓縮波(又稱內爆波)，將次臨界質量的鈾-235(或鈽-239)小球瞬間猛烈壓緊，增加其密度，使其超臨界，實現連鎖反應而導致核爆，內爆型結構優於槍型結構，由於壓縮波效應所需時間遠較槍型結構合攏的時間為短，因而過早點火的機率大為縮小，由於內爆式效率高，所以現在的原子彈大多都採用內爆式。
核融合武器—氫彈
氫彈是運用原子彈爆炸產生超高的溫度，促使氫元素引發熱融合反應而產生大量的能量。
美國於1952年11月1日進行第一次氫彈試爆，但它是利用重氫和氚在原子彈爆發的超高溫下融合，生產氦原子核的超大型濕式氫彈。蘇聯則在1953年8月12日首次試爆氫彈成功，蘇聯試爆氫彈是用重氫化鋰為反應材料的乾式氫彈，較接近實用性。而美國直到1954年3月1日才首次進行乾式氫彈試爆。
模擬鈾分裂的連鎖反應
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