Bomby atomowe działają poprzez rozszczepianie atomów, podczas gdy bomby wodorowe, znane również jako bomby nuklearne, czerpią swoją energię z łączenia ze sobą atomów. Podczas gdy oba typy reakcji obejmują jądro atomu i oba mogą dlatego słusznie nazywa się "nuklearną", tradycja zarezerwowała słowo dla rodzajów reakcji, które są wyłącznie dla urządzeń termojądrowych.
Bomba atomowa działa poprzez rozszczepienie jąder atomowych ciężkich pierwiastków w celu wytworzenia atomów pierwiastków potomnych wraz z dużą ilością energii. To ta energia dostarcza bombie atomowej swoją niszczącą siłę. Z drugiej strony, broń jądrowa lub termojądrowa działa poprzez podgrzewanie atomów lekkiego pierwiastka, zazwyczaj wodoru, do punktu, w którym kolizje między nimi powodują fuzję w pojedynczy atom helu. Ta reakcja uwalnia również ogromne ilości energii, która jest źródłem destrukcyjnego potencjału bomby nuklearnej. Bomby atomowe używają standardowych bomb atomowych typu "rozszczepienie" jako ich wybuchowego wyzwalacza do generowania niezbędnego ciepła i ciśnienia do syntezy jądrowej.
Fuzja jądrowa jest mniej wydajna na interakcję niż rozszczepienie plutonu, ale bomby wodorowe w większym stopniu niż nadrabiają tę względną nieskuteczność, przenosząc duże ilości paliwa wodorowego. Większa liczba reakcji w bombie atomowej napędza jej siłę z zakresu kiloton wspólnego dla bomb atomowych do zasięgu megaton, który uczynił broń jądrową jednymi z najpotężniejszych urządzeń kiedykolwiek zbudowanych.
