Με τον συντονισμό του σχεδιασμού και του μηχανισμού λειτουργίας μιας πυρηνικής βόμβας, η απόδοση μπορεί να τροποποιηθεί ώστε να είναι πολύ μεγάλου εύρους. Για παράδειγμα, οι βόμβες υδρογόνου, οι οποίες συντήκουν ατομικούς πυρήνες για να παράγουν πυρηνικές εκρήξεις, τείνουν να είναι πιο ενεργητικές από τις ατομικές βόμβες, οι οποίες διασπούν τους ατομικούς πυρήνες για πυρηνικές εκρήξεις.
Οι μικρότερες πυρηνικές εκρήξεις είναι «φυσαλίδες», όπως η δοκιμή της Βόρειας Κορέας στις 9 Οκτωβρίου 2006, η οποία είχε απόδοση περίπου ενός κιλοτόνου TNT, και πρώιμες δοκιμές μικρών τακτικών πυρηνικών όπλων, όπως στην Επιχείρηση Plumbbob το 1957 στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μερικές από τις πυρηνικές εκρήξεις στην επιχείρηση Plumbbob ήταν πολύ μικρές, όπως η Pascal-A, η πρώτη υπόγεια πυρηνική έκρηξη στον κόσμο, η οποία είχε απόδοση μόλις 55 τόνων (η απόδοσή της αναφέρθηκε επίσημα ως “ελαφριά”, αν και η απόδοση κάθε άλλης η δοκιμή στην επιχείρηση Plumbbob δημοσιοποιήθηκε).
Το Pascal-B, ένα άλλο τεστ, είχε απόδοση περίπου 500 τόνων. Οι βολές με μπαλόνι Λάσεν και Γουίλερ είχαν αποδόσεις κάτω από μισό κιλότονο. Ένας επιφανειακός πυροβολισμός, ο Franklin, έσβησε, παράγοντας απόδοση περίπου 140 τόνων, ενώ το Coulomb-A, ένα τεστ ασφαλείας, είχε υποτιθέμενη απόδοση μηδέν. Δεν είναι γνωστό πόσο μικρή θα ήταν η μικρότερη θεωρητικά δυνατή πυρηνική έκρηξη, αλλά 55 τόνοι είναι ο μικρότερος από τους οποίους υπάρχει ρεκόρ, και μπορεί να πλησιάσει το κατώτερο όριο.
Οι πυρηνικές εκρήξεις με απόδοση μερικών δεκάδων τόνων θεωρούνται εξαιρετικά μικρές, αλλά και πάλι μεγαλύτερες από όλες σχεδόν τις εκρήξεις συμβατικών όπλων. Ο βομβαρδισμός στην Οκλαχόμα Σίτι, που κατέστρεψε το Ομοσπονδιακό Κτήριο Alfred P. Murrah, είχε απόδοση μόνο δύο τόνων TNT, σκοτώνοντας 168 και τραυματίζοντας πάνω από 800. Η μεγαλύτερη επιβεβαιωμένη συμβατική βόμβα, η GBU-43/B Massive Ordnance Air Blast, έχει απόδοση ισοδύναμη με περίπου 11 τόνους TNT, με ακτίνα έκρηξης 450 πόδια (137 m). Το ωστικό του κύμα λέγεται ότι είναι αρκετό για να καταστρέψει εννέα οικοδομικά τετράγωνα.
Εάν το Pascal-A είναι μια από τις μικρότερες πυρηνικές εκρήξεις όλων των εποχών με απόδοση 55 τόνων, τότε η μεγαλύτερη πυρηνική έκρηξη, μια σοβιετική δοκιμή που ονομάζεται Tsar Bomba, ήταν περίπου ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη, με απόδοση 50 μεγατόνων. Συγκριτικά, η βόμβα της Χιροσίμα, Little Boy, είχε απόδοση μόνο περίπου 14 κιλοτόνων, ωστόσο κατέστρεψε ουσιαστικά μια ολόκληρη πόλη. Ένα «τυπικό» πυρηνικό όπλο στα οπλοστάσια των Ηνωμένων Πολιτειών και της Ρωσίας στη σύγχρονη εποχή είναι περίπου δύο μεγατόνων. Ο Τσάρος Μπόμπα ήταν τόσο τεράστιος που η απόδοσή του ήταν περίπου δεκαπλάσια από τα εκρηκτικά που χρησιμοποιήθηκαν στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο μαζί. Θα μπορούσε να έχει προκαλέσει εγκαύματα τρίτου βαθμού σε απόσταση 58 km (36 μίλια). Η ακτίνα της βολίδας ήταν περίπου 2.5 km (1.5 mi) και διήρκεσε για 26 δευτερόλεπτα. Αυτό το πυρηνικό όπλο ήταν τόσο ισχυρό, που μπερδεύει το μυαλό.