利用能自持进行的原子核裂变或聚变反应瞬时释放的巨大能量，产生爆炸作用，并具有大规模毁伤破坏效应的武器。主要包括裂变武器(第一代核武器，通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹，分为两级及三级式)。核武器也叫核子武器或原子武器。从广义上说核武器是指包括投掷或发射系统在内的具有作战能力的核武器系统。核武器通常指狭义的核武器，即由核战斗部与制导，突防等装置装入弹头壳体组成的核弹。核战斗部的主体是核爆炸装置，简称核装置。核装置与引爆控制系统等一起组成核战斗部。将核战斗部与制导、突防等装置装入弹头壳体，即构成弹道导弹的核弹头。广义的核武器通常指由核弹、投掷/发射系统和指挥控制、通信和作战支持系统等组成的、具有作战能力的核武器系统。

核武器是指包括氢弹、原子弹、中子弹、三相弹、反物质弹等在内的利用核反应产生杀伤效应的武器。

煤、石油等矿物燃料燃烧时释放的能量来自碳、氢、氧的化合反应。一般化学炸药如梯恩梯（TNT）爆炸时释放的能量来自化合物的分解反应。在这些化学反应里，碳、氢、氧、氮等原子核都没有变化，只是各个原子之间的组合状态有了变化。核反应与化学反应则不一样。在核裂变或核聚变反应里，参与反应的原子核都转变成其他原子核，原子也发生了变化。因此，人们习惯上称这类武器为原子武器。但实质上是原子核的反应与转变，所以称核武器更为确切。

核武器爆炸时释放的能量，比只装化学炸药的常规武器要大得多。例如，1千克铀全部裂变释放的能量约8×10^13焦耳，比1千克TNT炸药爆炸释放的能量4.19×10^6焦耳约大2000万倍。因此，核武器爆炸释放的总能量，即其威力的大小，常用释放相同能量的TNT炸药量来表示，称为TNT当量。美、俄等国装备的各种核武器的TNT当量，小的仅1000吨，甚至更低，目前已有微型核武器，爆炸当量在几十吨；大的达1000万吨，前苏联曾试爆过5000万吨当量的氢弹。


核武器爆炸，不仅释放的能量巨大，而且核反应过程非常迅速，微秒级的时间内即可完成。因此，在核武器爆炸周围不大的范围内形成极高的温度，加热并压缩周围空气使之急速膨胀，产生高压冲击波。地面和空中核爆炸，还会在周围空气中形成火球，发出很强的光辐射。核反应还产生各种射线和放射性物质碎片；向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用，造成电流的增长和消失过程，其结果又产生电磁脉冲。这些不同于化学炸药爆炸的特征，使核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。核武器的出现，对现代战争的战略战术产生了重大影响。

核武器系统，一般由核战斗部、投射工具和指挥控制系统等部分构成，核战斗部是其主要构成部分。核战斗部亦称核弹头，并常与核装置、核武器这两个名称相互代替使用。实际上，核装置是指核装料、其他材料、起爆炸药与雷管等组合成的整体，可用于核试验，但通常还不能用作可靠的武器；核武器则指包括核战斗部在内的整个核武器系统。