氫彈是利用原子彈作為點燃熱核原料的雷管，由原子彈爆炸時產生的高溫點燃熱核原料而進行聚變反應(或稱為熱核反應)，釋放極大的能量，氫彈的裝料可以是氘氚，也可以是氘化鋰-6，由於熱核原料裝量沒有臨界質量的限制，氫彈可以做得很大，一般氫彈的爆炸威力可從數十萬噸到數百萬噸，甚至到幾千萬噸，熱核武器從爆炸開始到所有物質氣化飛散，只不過那百萬分之幾秒的時間，所以熱核原料必須具有夠快的反應速度，才不致於使過多的原料在還沒有發生反應就被炸散，氚和氘最容易發生聚變反應，在同樣的高溫之下這種反應會進行的最快，反應持續時間最短，並且在反應中放出的能量很大，易於提高或保持熱核反應溫度，所以最初製造的熱核武器是以氘和氚作為核原料的，它們都是氫的同位素，因此這種炸彈又稱為氫彈，在氫彈的彈殼裡，裝有氘和氚，為氫彈的核原料，另外有三個互相分開的鈾塊或鈽塊作為產生原子爆炸的核原料，此外還有一般炸藥所做的引爆裝置。

當雷管引起一般炸藥爆炸時，就將分開的核原料迅速壓攏，這樣就產生了裂變反應，同時立即產生了氘和氚聚變反應所需的超高溫，在這樣的高溫下氘和氚的核外電子都被剝離掉了，成為一團由裸原子核和自由電子所組成的氣體，氘和氚以每秒幾百公里的速度互相碰撞，迅速並劇烈地進行合成氦的反應，放出大量的聚變能量，這樣就完成了氫彈的整個爆炸過程。

氫彈比原子彈優越的地方在於:
1.單位殺傷面積的成本低
2.自然界中氫和鋰的儲藏量比鈾和釷的儲藏量還大得多
3.所需的核原料實際上沒有上限值，這就能製造TNT當量相當大的氫彈

氫彈的缺點
1.在戰術使用上有某種程度上困難
2.含有氚的氫彈不能長期貯存，因為這種同位素能自發進行放射性蛻變
3.熱核武器的載具，以及儲存這種武器的倉庫等，都必須要有相當可靠的防護

在歷史上，輕核的聚變反應實際上比重核裂變現象還要發現得早，但氫彈卻比原子彈出現得晚，第一顆氫彈在1952年才試製成功，而可控制的聚變反應堆由於障礙重重，至今仍是科學技術上尚未解決的一個重大問題，原因是要實現輕核聚變反應的條件比實現重核裂變的條件要困難得多。

目前發展氫彈之重點有二點：如何使得威力增加以及如何使彈徑及重量減少，目前已有1000萬至1400萬噸威力的核彈進行試爆，威力是不小，但是要縮小它的體積及重量就沒有那麼簡單，其中最令人注目的理論是集中雷射使氫彈引爆，這類炸彈可以變得很小，因為它不需原子彈的部分，新式氫彈之原理一直沒有公開，1956年5月間美國宣稱已能製造小型熱核武器，其體積小到可以裝在戰機使用的飛彈內，也可用飛機空投或放在無人飛機(UAV)上，甚至使用在短、中、長程彈道飛彈上 。

探索新原理，研究新的熱核材料，用雷射來引爆氫彈，使氫彈可達到真正的"乾淨"，熱核武器中除使用氘化鋰和一定數量的氚化鋰外，還含有少量的氚，以加速熱核反應，美國的氚年產量較大，每年也不過一、二公斤，由於氚的衰變，需要定期替換，所以大部分氚除了用來維持核武庫貯備，只能有一小部分用於製造新武器，因此除了設法增加氚的生產外，俄、美兩國都研究新的熱核材料，據報導美國已經掌握了幾種特殊聚變材料，曾用在義勇兵2型ICBM的MK-11C彈頭上，多年來俄、美兩國也展開了對超鈽元素的研究，這種元素可用來製造微型核子武器，但是獲取這種材料是相當困難的，而且費用極為高昂。

氫彈的研製是在第二次世界大戰末期開始的，自從原子彈試爆之後，因為它能產生上千萬度的超高溫，也為日後研製氫彈開創了條件，美國在研製氫彈初期，經過了多次試驗都沒有成功，1950年以後美國又重新開始試驗，並且利用電腦對熱核反應的條件進行了大量計算之後，證明在鈽彈爆炸時所產生的高溫下，熱核原料的氘和氚混合物確實有可能開始聚變反應，為了檢查這些結論，他們曾經準備了少量的氘和氚裝在鈽彈內進行試驗，結果測得這枚鈽彈爆炸時產生的中子數大大增加，說明了其中的氘氚確實有一部分會進行熱核反應，於是在這次試驗後，美國加緊了製造氫彈的工作，終於在1952年11月1日，在太平洋上進行了第一次氫彈試驗，當時所用的氫彈重65噸，體積十分龐大，沒有實戰價值，直到1954年找到了用固態的氘化鋰替代液態的氘氚作為熱核裝料之後，才縮小了體積和減輕重量，製出了可用於實戰的氫彈，隨著科學技術的發展，氫彈與洲際彈道飛彈的結合就為現代世界帶來了以暴制暴的恐怖和平，使得人類進入按鈕戰爭的時代，任何一個核子強國在戰爭中使用氫彈，也就是世界末日的來臨!到目前為止，所有被製造出的氫彈當中，威力最大的是由蘇聯所製造的，當量為七千萬噸的超大型氫彈，但因為過於笨重及龐大，難以搬運，欠缺實用性，因此早已退役。

核子武器發展水平的高低衡量標準，一般來說有四個，就是威力比、核原料利用率、乾淨化程度和突防能力：

所謂威力比是指每公斤重的核子彈所產生的爆炸威力，即爆炸的總當量與核武器重量之比，它是核武的一項極其重要的指標，從威力比的大小，可以看出核武小型化的水平，目前俄、美兩國在百萬噸當量以上的核子武器，它的威力比水平約為每公斤彈頭達到2500∼5000噸當量，20萬噸∼100萬噸當量的核武威力比水平大約為每公斤彈頭約2200∼2500噸當量，跟威力比有關的另一個問題是分導式多彈頭飛彈的大力發展，由於多彈頭增加了額外的結構重量，所以威力比會相對應地降低，彈頭數目越多，下降的幅度越大，例如美國的義勇兵2型和海神潛射飛彈的核彈頭，它們的威力比大約是每公斤600噸TNT當量，目前俄、美兩國都在加緊進行地下核子試驗，改進核彈頭的質量，使其不斷地小型化，進一步提高威力比，但不管怎麼改進，如果還是採用鈾235和鈽239作為核原料的話，那麼它的威力比就不能像過去那樣大幅度的幾十倍甚至幾百萬倍的增長。

核原料的利用率反映了核武的技術水平，是指在核爆的時候，核彈中有多少核原料產生裂變鏈式反應而釋放了能量，有多少核原料沒有產生裂變鏈式反應而被核彈中的炸藥給炸散了，隨著科學技術的發展，核原料的利用率有了很大的提高，有的已經提高到25%以上，比以前提高了5倍左右，近年來在新型的核武器中，核原料利用率又有新的提高，但是要達到100%幾乎是不可能的事。

所謂乾淨化程度是指核武在爆炸時總能量中裂變能和聚變能所占的比重，由於現在的氫彈必須依賴原子彈來引爆，所以必然會產生大量的放射性裂變物質，根本談不上什麼乾淨，俄、美兩國自稱已經擁有了所謂的乾淨氫彈，實際上只是在氫彈爆炸的時候相對地增加了聚變的比重，減少了裂變的比重，使得放射性裂變產物相對地減少了，據說美國的氫彈裂變比重已經降到只佔總能量的百分之幾。

突防能力也是核武水平高低的一項衡量標準，所謂突防能力，主要是指核武本身突破敵方各種防禦措施的能力，例如把單彈頭發展到多彈頭，就是提高核武突防能力的有效手段之一，另外，由於反飛彈武器的出現，人們正利用X射線、γ射線、中子、β粒子、電磁脈衝，以及雷射和粒子束武器等等來對付攻擊性核子武器，這迫使核子武器必須具有相對應的抵抗能力，也就是所謂突防能力，對核武各種部件的薄弱環節進行強化，就是抵抗那些敵方防禦手段的有效辦法。