As bombas atômicas funcionam dividindo átomos, enquanto as bombas de hidrogênio, também conhecidas como bombas nucleares, extraem sua energia da fusão de átomos. Embora os dois tipos de reações envolvam o núcleo do átomo, e ambos podem portanto, ser corretamente chamado de "nuclear", a tradição reservou a palavra para os tipos de reações que são exclusivas dos dispositivos de fusão.
Uma bomba atômica funciona dividindo os núcleos atômicos de elementos pesados para produzir átomos de elementos filhos junto com uma grande quantidade de energia. É essa energia que fornece à bomba atômica sua força devastadora. As armas nucleares ou termonucleares, por outro lado, funcionam aquecendo átomos de um elemento leve, normalmente o hidrogênio, a ponto de as colisões entre eles resultarem na fusão em um único átomo de hélio. Essa reação também libera grandes quantidades de energia, que é a fonte do potencial destrutivo da bomba nuclear. As bombas nucleares usam bombas atômicas padrão do tipo fissão como gatilho explosivo para gerar o calor e a pressão necessários para que a fusão nuclear ocorra.
A fusão nuclear é menos eficiente por interação do que a fissão de plutônio, mas as bombas de hidrogênio mais do que compensam essa ineficiência relativa ao transportar grandes quantidades de combustível de hidrogênio. O maior número de reações em uma bomba nuclear leva sua força da faixa dos quilotons, comum para as bombas atômicas, à faixa do megaton, que tornou as armas nucleares alguns dos dispositivos mais poderosos já construídos.
