Atom bombası, nükleer füzyon veya fisyon reaksiyonlarından kaynaklanan enerjinin açığa çıkarılması yoluyla çalışır. Bu enerji, radyoaktif maddelerin çekirdeklerinde depolanır ve bu maddelerin çekirdeklerinin bölünmesi veya birleştirilmesi sonucu açığa çıkarılır.
Fisyon, atomun çekirdeğinin parçalanmasıyla gerçekleşir. Bu işlem sırasında, nötronlar, diğer çekirdeklere çarparak daha fazla çekirdek bölünmesine neden olabilirler ve bu da büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Fizyon reaksiyonu için tipik olarak uranyum veya plütonyum kullanılır.
Füzyon, iki hafif çekirdeğin birleşmesiyle gerçekleşir. Bu işlem sırasında, çekirdekler arasındaki elektromanyetik kuvvetleri aşarak çekirdekler birleşir ve daha ağır bir çekirdek oluşturur. Füzyon reaksiyonu, yıldızların içinde gerçekleşir ve hidrojen veya helyum gibi hafif elementler kullanılır.
Atom bombası, fisyon veya füzyon işlemi sonucunda açığa çıkan enerjiyi serbest bırakarak çalışır. Bu işlem, kritik kütle adı verilen bir miktarda nükleer materyalin (örneğin uranyum veya plütonyum) yoğunlaştırılması ile tetiklenir. Kritik kütlein üzerindeki bir yoğunlaşma, kontrol edilemeyen bir fisyon reaksiyonuna neden olur ve sonuçta büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerji, bombanın patlamasına ve çevresindeki her şeyin yok edilmesine neden olur.