核武器的出現(xiàn)，是20世紀(jì)40年代前后科學(xué)技術(shù)重大發(fā)展的結(jié)果。1939年初，德國化學(xué)家O.哈恩和物理化學(xué)家F.斯特拉斯曼發(fā)表了鈾原子核裂變現(xiàn)象的論文。幾個(gè)星期內(nèi)，許多國家的科學(xué)家驗(yàn)證了這一發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)一步提出有可能創(chuàng)造這種裂變反應(yīng)自持進(jìn)行的條件，從而開辟了利用這一新能源為人類創(chuàng)造財(cái)富的廣闊前景。但是，同歷史上許多科學(xué)技術(shù)新發(fā)現(xiàn)一樣，核能的開發(fā)也被首先用于軍事目的，即制造威力巨大的原子彈，其進(jìn)程受到當(dāng)時(shí)社會(huì)與政治條件的影響和制約。從1939年起，由于法西斯德國擴(kuò)大侵略戰(zhàn)爭(zhēng)，歐洲許多國家開展科研工作日益困難。同年9月初，丹麥物理學(xué)家N.H.D.玻爾和他的合作者J.A.惠勒從理論上闡述了核裂變反應(yīng)過程，并指出能引起這一反應(yīng)的最好元素是同位素鈾235。正當(dāng)這一有指導(dǎo)意義的研究成果發(fā)表時(shí)，英、法兩國向德國宣戰(zhàn)。1940年夏，德軍占領(lǐng)法國。法國物理學(xué)家J.-F.約里奧-居里領(lǐng)導(dǎo)的一部分科學(xué)家被迫移居國外。英國曾制訂計(jì)劃進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究，但由于戰(zhàn)爭(zhēng)影響，人力物力短缺，后來也只能采取與美國合作的辦法，派出以物理學(xué)家J.查德威克為首的科學(xué)家小組，赴美國參加由理論物理學(xué)家J.R.奧本海默領(lǐng)導(dǎo)的原子彈研制工作。

在美國，從歐洲遷來的匈牙利物理學(xué)家齊拉德·萊奧首先考慮到，一旦法西斯德國掌握原子彈技術(shù)可能帶來嚴(yán)重后果。經(jīng)他和另幾位從歐洲移居美國的科學(xué)家奔走推動(dòng)，于1939年8月由物理學(xué)家A.愛因斯坦寫信給美國第32屆總統(tǒng)F.D.羅斯福，建議研制原子彈，才引起美國政府的注意。但開始只撥給經(jīng)費(fèi)6000萬美元，直到1941年12月日本襲擊珍珠港后，才擴(kuò)大規(guī)模，到1942年8月發(fā)展成代號(hào)為“曼哈頓工程區(qū)”的龐大計(jì)劃，直接動(dòng)用的人力約60萬人，投資20多億美元。到第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束時(shí)制

成3顆原子彈，使美國成為第一個(gè)擁有原子彈的國家。制造原子彈，既要解決武器研制中的一系列科學(xué)技術(shù)問題，還要能生產(chǎn)出必需的核裝料鈾235、钚239。天然鈾中同位素鈾235的豐度僅0.72%，按原子彈設(shè)計(jì)要求必須提高到90%以上。當(dāng)時(shí)美國經(jīng)過多種途徑探索研究與比較后，采取了電磁分離、氣體擴(kuò)散和熱擴(kuò)散三種方法生產(chǎn)這種高濃鈾。供一顆“槍法”原子彈用的幾十千克高濃鈾，是靠電磁分離法生產(chǎn)的。建設(shè)電磁分離工廠的費(fèi)用約3億美元（磁鐵的導(dǎo)電線圈是用從國庫借來的白銀制造的，其價(jià)值尚未計(jì)入）。钚239要在反應(yīng)堆內(nèi)用中子輻照鈾238的方法制取。供兩顆“內(nèi)爆法”原子彈用的幾十千克钚239，是用3座石墨慢化、水冷卻型天然鈾反應(yīng)堆及與之配套的化學(xué)分離工廠生產(chǎn)的。以上事例可以說明當(dāng)時(shí)的工程規(guī)模。由于美國的工業(yè)技術(shù)設(shè)施與建設(shè)未受到戰(zhàn)爭(zhēng)的直接威脅，又掌握了必需的資源，集中了一批國內(nèi)外的科技人才，使它能夠較快地實(shí)現(xiàn)原子彈研制計(jì)劃。

德國的科學(xué)技術(shù)，當(dāng)時(shí)本處于領(lǐng)先地位。1942年以前，德國在核技術(shù)領(lǐng)域的水平與美、英大致相當(dāng)，但后來落伍了。美國的第一座試驗(yàn)性石墨反應(yīng)堆，在物理學(xué)家E.費(fèi)密領(lǐng)導(dǎo)下，1942年12月建成并達(dá)到臨界；而德國采用的是重水反應(yīng)堆，生產(chǎn)钚239，到1945年初才建成一座不大的次臨界裝置。為生產(chǎn)高濃鈾，德國曾著重于高速離心機(jī)的研制，由于空襲和電力、物資缺乏等原因，進(jìn)展很緩慢。其次，A.希特勒迫害科學(xué)家，以及有的科學(xué)家持不合作態(tài)度，是這方面工作進(jìn)展不快的另一原因。更主要的是，德國法西斯頭目過分自信，認(rèn)為戰(zhàn)爭(zhēng)可以很快結(jié)束，不需要花氣力去研制尚無必成把握的原子彈，先是不予支持，后來再抓已困難重重，研制工作終于失敗。

1945年5月德國投降后，美國有不少知道“曼哈頓工程”內(nèi)幕的人士，包括以物理學(xué)家J.弗蘭克為首的一大批從事這一工作的科學(xué)家，反對(duì)用原子彈轟炸日本城市。當(dāng)時(shí)，日本侵略軍受到中國人民長(zhǎng)期抗戰(zhàn)的有力打擊，實(shí)力大大削弱。美、英在太平洋地區(qū)的進(jìn)攻，又幾乎全部摧毀日本海軍，海上封鎖使日該國內(nèi)的物資供應(yīng)極為匱泛。二戰(zhàn)通過硫磺島一戰(zhàn)，美國估計(jì)要徹底打垮日本，在日本本土登陸，至少還要付出100萬美軍的犧牲。

這樣沉重的包袱美國背不起。也不想背，用原子彈是最好的方式。

美國于8月6日、9日先后在日本的廣島和長(zhǎng)崎投下了僅有的兩顆原子彈，代號(hào)分別為“小男孩”和“胖子”。（史料記載，美國在日本投下的原子彈有3顆，實(shí)際爆炸的是小男孩 和胖子 ，第3顆因?yàn)榧夹g(shù)原因沒能爆炸，被日軍回收，原本日本也要發(fā)展原子彈，但研究設(shè)施在美軍轟炸中毀壞，于是把原子彈以一定條件轉(zhuǎn)讓給蘇聯(lián)，蘇聯(lián)根據(jù)這顆原子彈的設(shè)計(jì)在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出了蘇聯(lián)的第一顆原子彈）

蘇聯(lián)在1941年6月遭受德軍入侵前，也進(jìn)行過研制原子彈的工作。鈾原子核的自發(fā)裂變，是在這一時(shí)期內(nèi)由蘇聯(lián)物理學(xué)家Г。Н.弗廖羅夫和Κ。А.佩特扎克發(fā)現(xiàn)的。衛(wèi)國戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，研制工作被迫中斷，直到1943年初才在物理學(xué)家И。В.庫爾恰托夫的組織領(lǐng)導(dǎo)下逐漸恢復(fù)，并在戰(zhàn)后加速進(jìn)行。1949年8月，蘇聯(lián)進(jìn)行了原子彈試驗(yàn)。1950年1月，美國總統(tǒng)H.S.杜魯門下令加速研制氫彈。1952年11月，美國進(jìn)行了以液態(tài)氘為熱核燃料的氫彈原理試驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)裝置非常笨重，不能用作武器。1953年8月，蘇聯(lián)進(jìn)行了以固態(tài)氘化鋰6為熱核燃料的氫彈試驗(yàn)，使氫彈的實(shí)用成為可能。美國于1954年2月進(jìn)行了類似的氫彈試驗(yàn)。英國、法國先后在50和60年代也各自進(jìn)行了原子彈與氫彈試驗(yàn)。中國在開始全面建設(shè)社會(huì)主義時(shí)期，基礎(chǔ)工業(yè)有了一定的發(fā)展，即著手準(zhǔn)備研制原子彈。1959年開始起步時(shí)，國民經(jīng)濟(jì)發(fā)生嚴(yán)重困難。同年6月，蘇聯(lián)政府撕毀中蘇在1957年10月簽訂的關(guān)于國防新技術(shù)協(xié)定，隨后撤走專家，中國決心完全依靠自己的力量來實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。中國首次試驗(yàn)的原子彈取"596"為代號(hào)，就是以此激勵(lì)全國軍民大力協(xié)同做好這項(xiàng)工作。1964年10月16日，首次原子彈試驗(yàn)成功。經(jīng)過兩年多，1966年12月28日，小當(dāng)量的氫彈原理試驗(yàn)成功；半年之后，于1967年6月17日成功地進(jìn)行了百萬噸級(jí)的氫彈空投試驗(yàn)。中國堅(jiān)持獨(dú)立自主、自力更生的方針，在世界上以最快的速度完成了核武器這兩個(gè)發(fā)展階段的任務(wù)。

1945年8月6日和9日，在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前夕，美國空軍在日本的廣島和長(zhǎng)崎接連投擲了兩枚原子彈。這場(chǎng)人類有史以來的巨大災(zāi)難，造成了10萬余日本平民死亡和8萬多人受傷。原子彈的空前殺傷和破壞威力，震驚了世界，也使人們對(duì)以利用原子核的裂變或聚變的巨大爆炸力而制造的新式武器有了新的認(rèn)識(shí)。

目前，人們通常所說的核武器是指利用原子核的裂變或聚變所產(chǎn)生的巨大能量和破壞力制造的具有巨大殺傷力的武器，即指利用能自行維持原子核裂變或聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)瞬間釋放的能量產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的武器。

裂變核武器的基本原理是使一定量的鈾—235或钚—239從亞臨界態(tài)向超臨界態(tài)轉(zhuǎn)變，也就是使核裝置產(chǎn)生中子的速度大于中子從核裝置逸出的速度。有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變：一種方法是把核裝置分成兩部分，而每一部分都小到不足以具有中子正增殖率，然后用炮式設(shè)備把兩部分擊成一塊；另一種方法是用烈性化學(xué)炸藥包住處于亞臨界態(tài)的球形核裝置，通過引爆將核裝置壓成超臨界態(tài)。

聚變核武器是使氫的同位素氘或氚化鋰這類熱核燃料中產(chǎn)生起爆條件，用裂變核彈的方法使核武器中的熱核燃料具有10000000—20000000℃高溫，從而引起核聚變。

原子彈和氫彈通常以千噸或兆噸梯恩梯（TNT）當(dāng)量作為單位來表示。如1945年美國投在廣島的裂變核彈，不到50公斤的鈾釋放出來的能量相當(dāng)于2萬噸化學(xué)炸藥。各種聚變核彈即熱核彈（氫彈），其威力最高可達(dá)60兆噸。據(jù)計(jì)算，在核武器爆炸時(shí)，1公斤鈾—235全部裂變釋放的能量相當(dāng)于2萬噸TNT釋放的能量，而1公斤氘和氚的混合物完全聚變時(shí)放出的能量大約是1公斤鈾—235完全裂變所放出能量的3—4倍。