อาวุธนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดที่ประชาชนรู้จักคือ W54 กระบอกสูบ 10.6 "x15.7" (27.3 x 40 ซม.) ที่มีน้ำหนักเพียง 51 ปอนด์ (23 กก.) W54 ถูกนำมาใช้ในปืนไรเฟิล recoilless Davy Crockett (ปืนครกนิวเคลียร์สำหรับกองกำลังภาคพื้นดิน) และ Mk-54 SADM (อาวุธปรมาณูเพื่อการรื้อถอนแบบพิเศษ) ส่งระเบิดนิวเคลียร์มือเวลาสำหรับการโจมตีพอร์ตศัตรู ต้นแบบสำหรับ W54 ที่ทดสอบในระหว่างการดำเนินการ Hardtack ในปี 1954 นั้นมีขนาดเล็กลงเพียงแค่ 10.6 "x11.8" (27 x 30 ซม.) ใกล้กับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์หลายคนคิดว่าเป็นอาวุธนิวเคลียร์ขนาดเล็กที่สุดในทางทฤษฎี เดวี่ครอกเก็ตต์ให้ผลผลิต 10-20 ตัน - ตั้งใจให้อยู่ในระดับต่ำเพื่อความปลอดภัยสำหรับการยิง - ในขณะที่ SADM มีผลผลิตผันแปรระหว่าง 10 ตันและ 1 กิโลตัน
ในการสร้างอาวุธนิวเคลียร์จำเป็นต้องมีวัสดุฟิสไซล์จำนวนมากและแชสซีสำหรับทริกเกอร์ประเภทปืนหรือเลนส์ระเบิด พลูโทเนียมที่สำคัญมีมวลประมาณ 10.5 กก. (23 ปอนด์), 10.1 ซม. (4 นิ้ว) สิ่งนี้ไม่เพียงพอที่จะเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่แบบทวีคูณ แต่จะสร้างรังสีมากพอที่จะเป็นอันตรายได้หากคุณถือมัน
ในการสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ต้องใช้พลูโทเนียมเพียงเล็กน้อย - เพียง 10% จากมวลวิกฤตก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างอาวุธนิวเคลียร์ด้วยอัตราผลตอบแทน 10-20 ตันอยู่ในช่วงของหัวรบเดวี่ครอกเก็ตต์ 20% สำหรับมวลวิกฤตจะให้ผลผลิต 100 ตันในขณะที่ 35% ที่มวลวิกฤตสามารถถึง 250 ตัน อาวุธนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดจะให้ผลตอบแทนในช่วงนี้
ประชาชนไม่รู้แน่ว่าอาวุธนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดคืออะไรเพราะมันอาจจำแนกได้ สหภาพโซเวียตใช้อาวุธนิวเคลียร์หลายชนิดที่ยังคงเป็นความลับและสหรัฐฯก็มีเช่นกันแม้ว่าจะมีความโปร่งใสมากกว่าในกรณีหลัง อเล็กซานเดอร์ Lebed อดีตนายพลโซเวียตคนหนึ่งอ้างว่ามีอยู่ใน "กระเป๋าเดินทางนิวเคลียร์" ในการสัมภาษณ์ข่าวในเดือนกันยายนปี 1997 ตั้งค่าการเก็งกำไรเกี่ยวกับว่าอาวุธนิวเคลียร์ที่เล็กที่สุดอาจพอดีกับกระเป๋าเดินทาง 60 x 40 x 20 ซม. ฉันทามติทั่วไปคือจะมีพื้นที่เพียงพอที่จะสร้างอาวุธนิวเคลียร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับประเทศที่มีความซับซ้อนทางเทคโนโลยี อย่างไรก็ตามมีหลักฐานที่เป็นรูปธรรมเล็กน้อยสำหรับมัน
