Atom bombası, patlamanın kontrolsüz çekirdek tepkimesi yoluyla sağlandığı bir bomba modelidir. Çekirdek tepkimesi zincirleme ve çok hızlı gerçekleştiğinden ortaya devasa boyutta bir enerji açığa çıkar ve bu da patlama ile beraberinde şok dalgası ortaya çıkarır.

Fisyon tipi çekirdek tepkimesine dayalı atom bombalarında yüksek zenginlikte (saflıkta) Uranyum (235U) veya Plütonyum (239Pu) kullanılır. Günümüzde üretilen bombalar daha çok plütonyum içeriklidir. Bu yüksek zenginlikte malzeme, zenginleştirme tesislerinden ya da nükleer reaktörlerden elde edilmektedir.

Zincirleme çekirdek tepkimesinin gerçekleşmesi için, ortamın kritik adı verilen seviyede ya da üstünde olması gerekmektedir. Bunun için de belli miktardaki kütlenin belli bir hacimde olması gereklidir. Bu gereken en az kütleye kritik kütle, hacime de kritik hacim denir. Atom bombalarına kritik kütle sağlanacak miktarda malzeme konur fakat bu malzeme öyle bir incin yerleştirilir ki, kritik hacim şartı sağlanamaz ve bu sayede bomba beklerken ya da taşınırken tamamen güvenli bir şekilde durur.

Atom bombasında patlamanın gerçekleşmesi için nükleer malzeme dışında iki ayrı önemli bölüm daha vardır. Bunlardan biri tetiklemeyi yapacak olan fünye diyebileceğimiz parçadır. Genelde dinamit kullanılır. Bombanın patlaması için bu az miktardaki dinamit ilk olarak patlar ve patlamanın etkisi ile incin nükleer malzeme bir araya gelerek kritik hacme ulaşır. ikincisi ise nötron kaynağıdır. Artık kritik kütlede ve hacimde olan malzemede zincirleme çekirdek tepkimesini bu nötron kaynağından çıkan nötronlar başlatır ve bundan sonrası kontrolsüz bir biçimde devam eder ve patlama gerçekleşir. 1945 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nin attığı bombalar Japonya'ya çok zarar vermiştir. Termonükleer bombanın bulunmasından sonra atom bombası taktik silahı olmuştur. Nükleer silahların üretimine başlanmasına neden olmuştur. ilk olarak Nazi Almanyasına atılacaktı. Ama savaşta Almanya yenilince Japonya'ya atıldı.

ilk deneyler kamuoyunda gizli bir şekilde yapılmıştır. Bu deneyler 1940'larda Klimorton'da gerçekleşmiştir. Deneylerin yapıldığı bölgeye yakın yerlerdeki kasabalarda daha sonraki yıllarda engelli doğum oranları aşırı bir şekilde artmıştır. Dahası deneylerde yer alan askerlerin ilerde kanser oldukları konusunda bilimsel birçok tıbbi bilgi uzun seneler kamuoyundan saklanmıştır [kaynak belirtilmeli].

II. Dünya Savaşı sırasında, Manhattan Projesi adıyla, ilk çalışmalar başladı. 1942 yılında ABD'nin New Mexico eyaletindeki Los Alamos bölgesinde gizlice bir grup ünlü bilim adamı toplandı. Robert J. Oppenheimer öncülüğünde 3 yıl çalıştıktan sonra ilk bombayı yapmayı başardılar. Aynı esnada Tennessee eyaletinin Oak Ridge kasabasında gizli bir üs daha kuruldu. Burada da patlayacak zengin malzemenin üretimi çalışmaları başladı.

6 Ağustos 1945 sabahı ilk atom bombası Enola Gay isimli bir bombardıman uçağı ile Hiroşima’ya atıldı. 3 gün sonra 9 Ağustos 1945 'te Nagasaki'ye atıldı.