Atómové bomby využívajú energiu, ktorá sa uvoľňuje z atómových jadier. Existujú dva takéto typy: atómová bomba a vodíková bomba. Obe sú také výkonné, že ich účinok sa meria v kilotonách a megatonách, čo sa rovná sile explózie tisícky, respektíve milióna ton TNT.

Presne povedané, do skupiny atómových bômb patrí aj vodíková bomba, ktorá tiež využíva energiu spútanú v atóme. Vo všeobecnosti sa však termín "atómová bomba" vzťahuje na staršie typy bômb, ktoré pracujú na princípe štiepenia atómového jadra. Vodíková bomba pracuje na princípe jadrovej fúzie, t.j. zlučovania menších atómov do väčších. Pri obidvoch týchto reakciách, štiepení i zlučovaní, sa uvoľňuje obrovská energia, pričom nastáva explózia.

Jadrové štiepenie. Obrovská sila atómovej bomby je skrytá v energii, ktorá viaže spolu každý jednotlivý atóm ktorejkoľvek látky.

Väčšina bežne sa vyskytujúcich prvkov má veľmi stabilné atómy, ktoré sa nedajú ľahko rozštiepiť, pokiaľ sa na to nepoužije technika bombardovania v časticovom urýchlóvači. Jeden z prvkov, ktorého atómy sa dajú relatívne ľahko rozdeliť, je kovový prvok urán. Je to preto, lebo urán je mimoriadne tažký kov a má najväčšie atómy zo všetkých prvkov. Urán sa vyskytuje vo forme dvoch rôznych izotopov. Izotop U- 235, na rozdiel od izotopu U-238, je ľahko štiepiteľný, a preto sa používa pri výrobe atómových bômb. Atómy izotopu U-235 sa môžu rozpadnúť oveľa rýchlejšie v tzv. reťazovej reakcii. Pri nej sa atómy rozpadnú pôsobením neutrónov letiacich rýchlostou blízkej rýchlosti svetla. Atómy izotopu U-235 sú také nestabilné, že na ich rozštiepenie stačí náraz neutrónu. Atóm pri svojom rozštiepení uvoľní energiu vo forme tepla a gama žiarenia, ktoré je najsilnejším a zároveň najnebezpečnejším žiarením pre život. Súčasne sa pritom uvoľnia ďalšie dva alebo tri neutróny, ktoré pri svojom lete rozštiepia ďalšie atómy, čím vzniká takzvaná retazová reakcia. To všetko prebieha veľkou rýchlostou a všetky atómy sa rozštiepia počas jednej milióntiny sekundy.

Urán nie je jediným prvkom, ktorý sa využíva na výrobu atómovej bomby. Ďalším materiálom je prvok plutónium, konkrétne jeho izotop Pu-239. Plutónium nie je prirodzeným prvkom, ale vyrába sa z uránu.

Mechanizmus bomby

Atómová bomba neobsahuje iba jadrové palivo. Musí mať v sebe zabudovaný pomerne zložitý mechanizmus, ktorý iniciuje reťazovú reakciu, a zároveň bezpečnostné zariadenie, ktoré absolútne vylúči možnosť jej náhodného spustenia.

Najjednoduchšia možná atómová bomba je taká, akú zhodili na Hirošimu. Známa je aj ako bomba "delového typu" a naozaj v sebe obsahuje delo. Na jednom konci jeho hlavne je cieľ v podobe kusa izotopu U-235, s hmotnosťou tesne pod hranicou kritického množstva.

Za menším kusom izotopu sa nachádza klasická, vysoko výbušná náplň, ktorá pri iniciácii vrazí kužeľ do prázdnej dutiny väčšej časti izotopu, pričom sa oba kusy spoja do jedného celku a okamžite nasleduje explózia.

Plutónové bomby sú o niečo komplikovanejšie. Plutónium sa štiepi ešte láhšie ako uránový izotop U-235 a jeho kritická hmotnosť je iba 16 kg čistého izotopu Pu-239. Táto hmotnosť sa môže ešte znížiť až na 10 kg, ak sa plutónium obklopí neštiepiteľným izotopom U-238, ktorý odráža neutróny do stredu bomby a minimalizuje ich straty a únik smerom von. Plutónium sa však nedá aktivovať takým jednoduchým zariadením delového typu. Reakcia musí začať s oveľa vyššou rýchlosťou, pretože ináč by plutónium neexplodovalo s požadovaným účinkom. Plutónium sa preto iniciuje technikou, ktorá je známa ako implózia. Množstvo kusov plutónia v tvare klinu sa zoradí v rovnakých intervaloch okolo zdroja neutrónov. Za každým klinom sa umiestni rovnaké množstvo výbušnej náplne a všetky sa iniciujú v tom istom okamihu. Kliny sa tak vystrelia oproti sebe a zrazia sa v jednom časovom okamihu. Táto technika sa použila pri druhej atómovej bombe, ktorú Američania zhodili na Nagasaki.
Okrem základného mechanizmu, ktorý aktivuje reťazovú reakciu, atómová bomba musí mať aj mechanizmus na odpálenie klasickej výbušniny. Výber tohto mechanizmu závisí od presného typu a použitia bomby. Bomby použité nad Hirošimou a Nagasaki mali zabudované výškomery, ktoré explodovali automaticky, keď bomba dosiahla určitú výšku nad mestom.

Väčšina sveta dnes považuje atómové bomby za zastarané zbrane. Ešte stále sa však používajú ako "spúšte" vodíkových bômb a ako náhrada konvenčných chemických výbušnín pri určitých druhoch stavebných prác.