Çalışma mekanizmalarına göre sınıflandırılmış iki ana nükleer silah kategorisi vardır: enerjiyi serbest bırakmak için ağır atom çekirdeğini parçalayan fisyon bombaları ve hafif çekirdeği birleştiren füzyon bombaları. Füzyon bombaları çok daha güçlü olma eğilimindedir. Bu nükleer silah kategorilerinde ufak değişkenler var: örneğin, tuzlu bir bomba nötron bombardımanı ile yüksek derecede radyoaktif hale gelebilecek bir malzeme tabakası ile çevrili ve fizyona dayalı silahlar, fizyona dayanarak sömürülmesine rağmen, nükleer silahlardır. füzyon reaksiyonları verimlerini artırmak için. Nötron bombaları veya gelişmiş radyasyon silahları, yoğun nötron radyasyonu yayan, belirli bir alandaki tüm yaşamı öldüren, ancak binalara daha az zarar veren füzyon silahlarıdır.
Çoğu nükleer silah varyantı, farklı uygulamalar için mevcut verim ve ebat yelpazesine sahip olmak amacıyla tasarlanmıştır. Tüm zamanların en korkunç nükleer silahı, 50 megaton TNT patlayıcı kuvvetine sahip bir Sovyet füzyon bombası olan Çar Bomba idi. İlk başta 100 megatonluk bir verime sahip olacak şekilde tasarlandı, ancak bu serpinti endişeleri nedeniyle azaldı. Buna karşın, Nevada Test Bölgesi'ndeki Plumbbob Operasyonu için test edilenler gibi en küçük nükleer silahlar, sadece bir ton TNT kadar düşük veya daha düşük bir verime sahip olabilir. Yerleşim için kitlesel üretilen en küçük nükleer silah, yeniden dağıtılabilir küçük harçlardan piyadelerin fırlatılması için tasarlanmış Davy Crockett savaş başlığıydı. Avrupa’nın Sovyet işgaline karşı korunmak için Almanya’da konuşlandırıldı.
İlk nükleer silah tasarımları, yüksek oranda zenginleştirilmiş bir uranyum yarım küresini aynı bir başka yarım küreye çeken, nükleer reaksiyonu başlatan ve büyük miktarlarda ısı ve ışığın ortaya çıkmasına neden olan küçük silahlardan sonra modellenmiştir. Daha modern tasarımlar, bölünmüş uranyum kürelerinin tümü aynı anda patlayan, merkezdeki uranyumu merkeze yoğunlaştıran ve zincir reaksiyonu başlatan kimyasal patlayıcılarla çevrili patlama takımlarını kullanır.
Bir tost makinesinin büyüklüğüne göre oldukça küçük nükleer silahlar üretmek mümkündür. Aşırı büyük nükleer silahlar serpinti şeklinde yan hasara neden olduğundan ve verimi düşürdüğünden, uranyumun çoğu bölünmeden patlatıldığı için, ordu küçük ila orta mesafeli aralıkta nükleer silahları tercih ediyor. Teslim yöntemine daha fazla odaklanıldı. 2005'te görevinden alınana kadar, dünya çapındaki nükleer silahlar için en korkunç dağıtım yöntemi Amerikan LGM-118A Peacekeeper füzesiydi. Her biri Hiroşima'yı yakan bombadan 25 kat daha güçlü bir nükleer savaş başlığı olan 10 tekrar yerleştirme aracı içeriyordu. Bunlardan biri çok geniş bir toprak parçası boyunca tahribata yol açabilir.
