โดยการปรับแต่งการออกแบบและกลไกการทำงานของระเบิดนิวเคลียร์สามารถปรับเปลี่ยนให้ได้ผลเป็นช่วงกว้างมาก ยกตัวอย่างเช่นระเบิดไฮโดรเจนซึ่งหลอมรวมนิวเคลียสอะตอมเพื่อผลิตระเบิดนิวเคลียร์มีแนวโน้มที่จะมีพลังมากกว่าระเบิดปรมาณูซึ่งแตกสลายนิวเคลียสอะตอมสำหรับการระเบิดนิวเคลียร์แทน
การระเบิดของนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดคือ "fizzles" เช่นเดียวกับการทดสอบของเกาหลีเหนือเมื่อวันที่ 9 ต.ค. 2549 ซึ่งให้ผลตอบแทนประมาณหนึ่งกิโลวัตต์ของทีเอ็นทีและการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ทางยุทธวิธีขนาดเล็กในช่วงต้นเช่นในกิจการ Plumbbob การระเบิดนิวเคลียร์บางส่วนใน Operation Plumbbob นั้นมีขนาดเล็กมากเช่น Pascal-A ซึ่งเป็นระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดินครั้งแรกของโลกที่ให้ผลตอบแทนเพียง 55 ตัน (ผลผลิตของมันถูกระบุว่าเป็น "เล็กน้อย" อย่างเป็นทางการ การทดสอบใน Operation Plumbbob ถูกเผยแพร่สู่สาธารณะ)
Pascal-B เป็นการทดสอบอีกครั้งให้ผลผลิตประมาณ 500 ตัน ภาพบอลลูน Lassen และ Wheeler ให้ผลตอบแทนต่ำกว่าครึ่งกิโลตัน ยิงพื้นผิว แฟรงคลิน มอดผลิตผลผลิตประมาณ 140 ตันในขณะที่ Coulomb-A , การทดสอบความปลอดภัยมีผลผลิตที่ถูกกล่าวหาเป็นศูนย์ ไม่มีใครรู้ว่าระเบิดนิวเคลียร์ขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในทางทฤษฎีมีขนาดเล็กเพียงใด แต่ 55 ตันนั้นเล็กที่สุดซึ่งมีการบันทึกและอาจเข้าใกล้ขอบเขตที่ต่ำกว่า
การระเบิดนิวเคลียร์ด้วยอัตราผลตอบแทนเพียงไม่กี่สิบตันนั้นถือว่าเล็กมาก แต่ก็ยังใหญ่กว่าการระเบิดด้วยอาวุธแบบธรรมดาเกือบทั้งหมด การทิ้งระเบิดที่เมืองโอคลาโฮมาซึ่งทำลายอาคารของรัฐบาลกลางอัลเฟรดพีเมอร์ราห์ให้ผลผลิตเพียงสองตันจากทีเอ็นทีฆ่า 168 คนและบาดเจ็บกว่า 800 คนระเบิดที่ใหญ่ที่สุดที่ได้รับการยืนยันคือ GBU-43 / B ผลผลิตเทียบเท่ากับ TNT ประมาณ 11 ตันโดยมีรัศมีการระเบิด 450 ฟุต (137 เมตร) มีคลื่นกระแทกที่กล่าวว่าเพียงพอที่จะทำลายเก้าช่วงตึก
หาก Pascal-A เป็นหนึ่งในการระเบิดนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดของเวลาทั้งหมดที่มีผลผลิต 55 ตันจากนั้นการระเบิดนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดการทดสอบของสหภาพโซเวียตที่เรียกว่าซาร์ Bomba นั้นใหญ่กว่าประมาณหนึ่งล้านเท่าด้วยผลผลิต 50 เมกาตัน จากการเปรียบเทียบระเบิดฮิโรชิม่า เด็กชายตัวเล็ก ๆ ให้ผลตอบแทนเพียง 14 กิโลกรัม แต่มันก็ทำลายทั้งเมือง อาวุธนิวเคลียร์ "ทั่วไป" ในคลังแสงของสหรัฐอเมริกาและรัสเซียในยุคปัจจุบันนั้นประมาณสองเมกะเมต ซาร์บอมบามีขนาดใหญ่มากจนสามารถให้ผลผลิตประมาณสิบเท่าของระเบิดที่ใช้ในสงครามโลกครั้งที่สองรวมกัน มันอาจทำให้เกิดการไหม้ระดับที่สามที่ระยะ 58 กม. (36 ไมล์) รัศมีลูกไฟอยู่ที่ประมาณ 2.5 กม. (1.5 ไมล์) และกินเวลานาน 26 วินาที อาวุธนิวเคลียร์นี้มีพลังมากมันรบกวนจิตใจ


