Atominė bomba veikia pradėdama branduolinę grandininę reakciją, kuri išskiria didžiulį energijos kiekį, palyginti su įprastiniais sprogmenimis. Pagal tūrio vienetą atominė bomba gali būti milijonus ar milijardus kartų galingesnė už TNT. Pirmasis atominis sprogimas įvyko 16 m. liepos 1945 d. Alamogordo bandymų poligone Naujojoje Meksikoje, atliekant bandymą, vadinamą Trejybe. Jis buvo sukurtas itin slapto Manheteno projekto metu, kuriam vadovavo JAV armijos generolas Leslie R. Grovesas.
Branduolinės reakcijos įvyksta, kai neutronai iššaunami į glaudžiai supakuotus atomus su sunkiaisiais branduoliais (urano arba plutonio izotopais). Šie sunkieji branduoliai, patekę į neutroną, skyla į lengvesnius branduolius, savo ruožtu generuodami daugiau neutronų, kurie bombarduoja kitus branduolius, sukurdami grandininę reakciją. Šis procesas žinomas kaip dalijimasis. (Kitas procesas, žinomas kaip sintezė, išskiria energiją suliejant branduolius, o ne skaidant juos.) Suardant pačius branduolius, o ne išleidžiant energiją per įprastinę cheminę reakciją, atominės bombos gali išskirti daugiau nei 80 teradžaulių energijos vienam kilogramui (TJ/). kilogramas).
Ankstyviausiose bombose grandininė reakcija buvo inicijuota tiesiog mažoje kameroje sušaudant vieną į kitą didelio grynumo urano izotopo pusrutulius. Atnaujintose konstrukcijose urano arba plutonio bombos šerdis yra apsupta labai sprogstamais lęšiais, skirtais suspausti šerdį detonacijos metu. Suspausta šerdis tampa kritiška, pradėdama grandininę reakciją, kuri tęsiasi tol, kol daugelis sunkiųjų branduolių suskaidomi.
Atominė bomba ir jos pusbrolis vandenilinė bomba buvo bene galingiausi ginklai pasaulyje nuo pat jų sukūrimo prieš daugelį dešimtmečių. Didelės bombos gali sunaikinti ištisus miestus. Buvo susprogdinta tūkstančiai atominių bombų, nors kariaujant buvo panaudotos tik dvi – abi panaudojo JAV prieš Japoniją per Antrąjį pasaulinį karą. Yra septynios šalys, kurios atvirai deklaruoja turinčios branduolinį ginklą; JAV, Rusija, Jungtinė Karalystė, Prancūzija, Kinijos Liaudies Respublika, Indija ir Pakistanas. Šiuo metu pasaulis turi pakankamai branduolinių pajėgumų, kad žmonija daug kartų išnyktų.