Branduolinis terorizmas šiuo metu yra hipotetinė galimybė, kad teroristai gali gauti ir panaudoti radioaktyviąsias medžiagas naikinamiems tikslams. Pavyzdžiui, „nešvarios bombos“ (radiologinio ginklo), susprogdintos didelėje teritorijoje, išvalymas gali kainuoti dešimtis ar šimtus milijonų dolerių. Tokia nešvari bomba akivaizdžiai nėra tas pats, kas branduolinė bomba – ją sudarytų tik įprastos bombos susprogdinta radioaktyvi medžiaga, siekiant sukelti radioaktyvųjį užteršimą. Žinoma, teroristinis branduolinis ginklas taip pat būtų laikomas branduolinio terorizmo rūšimi.
Saugumo ekspertai visame pasaulyje mano, kad branduolinis terorizmas yra tikėtina rizika, o kai kurie pagrindiniai analitikai mano, kad tik laiko klausimas, kada dideliame mieste teroristai susprogdins nešvarią bombą ar branduolinį ginklą. Nešvarios bombos poveikis visų pirma būtų psichologinis – kai kurios analizės parodė, kad ji sukeltų nedaug aukų, nors masinė panika gali būti neįtikėtinai pražūtinga. Tačiau branduolinis ginklas gali nužudyti nuo kelių šimtų iki daugiau nei milijono žmonių, priklausomai nuo jo našumo ir susprogdinimo vietos.
Kelios teroristų grupės išreiškė susidomėjimą gauti medžiagų, reikalingų branduoliniam terorizmui vykdyti, ypač sodrinto urano, kuris galėtų būti panaudotas branduolinei bombai pagaminti. Osama bin Ladenas atominės bombos statybą pavadino šventa „Al Qaeda“ misija. Tačiau, be to, buvo keletas konkrečių pavyzdžių, rodančių, kad ekstremistai planuoja gauti medžiagų branduoliniam terorizmui.
2006 m. lapkritį Didžiosios Britanijos žvalgybos organizacija MI5 perspėjo, kad islamo teroristai planuoja susprogdinti branduolinę bombą JK mieste, tačiau nežinoma, kiek sudėtingas buvo šis planas. 2007 m. birželį „Fox News“ teigė, kad FTB spaudai pranešė, kad Adnanas Gulshairas el Shukrijumahas buvo atsakingas už branduolinių bombų detonavimo keliuose JAV miestuose planavimą, tačiau tai nebuvo nepriklausomai patvirtinta.
Dar labiau apčiuopiama, kad 2007 m. lapkritį 60 minučių pranešė, kad įsilaužėliai įsiskverbė į Pelindaba branduolinių tyrimų objektą netoli Pretorijos, Pietų Afrikoje, bet pabėgo be jokio sodrinto urano. Šie įsilaužėliai niekada nebuvo nustatyti.