Atom bombası ve hidrojen bombasının dayandığı temel, nükleer reaksiyonlardır. Atom bombası, kontrolsüz çekirdek tepkimesi yoluyla sağlanan bir patlamadır ve uranyum veya plütonyum gibi elementlerin parçalanmasıyla çalışır. Hidrojen bombası ise daha karmaşık bir yapıya sahiptir ve termonükleer reaksiyon olarak adlandırılan iki aşamanın sonucunda oluşur: önce uranyum veya plütonyumun parçalanmasıyla bir zincirleme reaksiyon başlar, ardından bu reaksiyondan kaynaklanan ısı, hidrojen atomlarının birleşerek helyum atomuna dönüşmesini sağlar.