Patlamanın kontrolsüz çekirdek tepkimesiyle oluştuğu bomba türüdür. Çekirdek tepkimesi zincirlem ve hızlı olduğu için meydana devasa bir enerji çıkar ve patlamayla birlikte şok dalgası oluşur.
Atom bombası deneyleri ilk başlarda insanlarda gizli bir şekilde yürütüldü. Yapılan bu deneyler 1940’lı yıllarda klimorton’da gerçekleşti. Deneylerin yapılmış olduğu bölgeye yakın bölümlerdeki kasabalarda daha sonraki senelerde engelli doğum oranları fazla bir şekilde artış gösterdi. Buna ek olarak deneylerde bulunan askerlerin ileride kanser oldukları hakkında bilimsel birçok tıbbi bilgi uzun yıllardır toplumdan saklandı.
2. Dünya savaşı esnasında, Manhattan Projesi ismiyle ilk çalışmalar resmi olarak başladı. 1942 Senesinde Amerika’nın New Mexico eyaletinde bulunan Los Alamon bölgesinde gizli bir gurup ünlü bilim adamı toplandılar. Robert J.Oppenheimer liderliğinde 3 sene gibi bir süre çalıştıktan sonra ilk bomba yapıldı. Aynı sırada Tennessee eyaletinin Oak Ridge kasabasında gizli bir üs inşa edildi. Burada patlayacan olan zengin malzemelerin üretimi başladı.
6 Ağustos 1945 yılı sabahı ilk atom bombası Enola Gay adlı bir bombardıman uçağıyla Hiroşima’ya atıldı. 3 Gün sonra 9 Ağustos 1945 tarihinde 2. atom bombası Nagasaki’ye atıldı.
Fisyon türü çekirdek tepkimesine dayalı olan atom bombasında yüksek miktarda uranyum yada plütonyum yer alır. Günümüzde yapılan bombalar genellikle plütonyum içermektedir. Yüksek zenginlikte olan bu malzeme, zenginleştirme tesislerinde veya nükleer reaktörlerden yapılır.