O bombă atomică funcționează prin inițierea unei reacții nucleare în lanț, care eliberează o cantitate imensă de energie în comparație cu explozivii convenționali. Pe unitate de volum, o bombă atomică poate fi de milioane sau miliarde de ori mai puternică decât TNT. Prima explozie atomică a avut loc pe 16 iulie 1945 la Alamogordo Test Range din New Mexico, în timpul unui test numit Trinity. A fost dezvoltat în timpul proiectului Manhattan extrem de secret, care a fost regizat de generalul Leslie R. Groves al Armatei SUA.
Reacțiile nucleare apar atunci când neutronii sunt aruncați asupra atomilor strâns împachetati cu nuclee grele (izotopi de uraniu sau plutoniu). Aceste nuclee grele se despart în nuclee mai ușoare atunci când sunt lovite de un neutron, generând, la rândul lor, mai mulți neutroni care bombardează alte nuclee, creând o reacție în lanț. Acest proces este cunoscut sub numele de fisiune. (Un alt proces cunoscut sub numele de fuziune eliberează energie prin fuziunea nucleelor, mai degrabă decât despărțirea lor.) Prin descompunerea nucleelor în sine, mai degrabă decât eliberând energie printr-o reacție chimică convențională, bombele atomice pot elibera mai mult de 80 de terajouli de energie pe kilogram (TJ/ kg).
În primele bombe, reacția în lanț a fost inițiată pur și simplu prin tragerea a două jumătăți de sfere de izotop de uraniu de înaltă puritate una la alta într-o cameră mică. În modelele actualizate, un miez de bombe cu uraniu sau plutoniu este înconjurat de lentile puternic explozive concepute pentru a comprima miezul la detonare. Miezul comprimat devine critic, inițiind o reacție în lanț care persistă până când mulți dintre nucleele grele au fost rupte.
Bomba atomică și verișoara ei, bomba cu hidrogen, au fost probabil cele mai puternice arme din lume de la crearea lor cu multe decenii în urmă. Bombele mari pot distruge orașe întregi. Mii de bombe atomice au fost detonate, deși doar două au fost folosite în război – ambele folosite de SUA împotriva Japoniei în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Există șapte țări care declară în mod deschis că dețin arme nucleare; Statele Unite, Rusia, Regatul Unit, Franța, Republica Populară Chineză, India și Pakistan. În prezent, lumea are suficientă capacitate nucleară pentru a face ca rasa umană să dispară de mai multe ori.