原子彈通常是利用武器級的鈾或鈽還可以用釷原子核裂變產生能量的，氫彈是用原子彈爆炸產生的高溫高壓引發氘化鋰6和氚化鋰中的氘氚聚合產生能量，比核裂變能量大2500倍左右，氫彈爆炸同樣產生核幅射，比原子彈還大。但反應完整，核汙染比原子彈小。

原子彈與氫彈都是核武器，都是靠核反應釋放能量，但一個是核裂變，一個是核聚變。

核裂變的實現靠的是重原子核分裂。很多重原子在中子的轟擊下都可以發生裂變，但是這還不行，只有形成鏈式反應的裂變才有意義。鈾的同位素鈾235，不僅易於裂變，而且在分裂的同時還會釋放出2-3箇中子，這些中子又可以轟擊其他的鈾原子核，從而引發更多的裂變，釋放更多的中子……這個過程就像鎖鏈一樣，因此被稱作鏈式反應，核裂變因此就滾雪球般地越滾越大了，並最終形成核爆炸。後來人們又發現，核反應堆形成的核廢料鈾238在經過兩次衰變之後變成了新的人工元素鈽239，它的裂變效能超過鈾235。故實際上的裂變材料有兩種：鈾235和鈽239。

核聚變是兩個輕原子核聚合成一個較重的原子核的反應過程。聚變材料是氫的同位素氘和氚。原子核帶正電，讓兩個都帶正電的原子核衝破它們之間的斥力聚合在一起是非常困難的，正所謂同性相斥。其實科學家很早就知道了核聚變原理，就是苦於沒有辦法實現，因為聚變所需要的超高溫在自然界和實驗室裡是無法達到的（1400萬～1億攝氏度之間）。原子彈成功以後，科學家發現，原子彈的爆炸可以提供引爆核聚變的條件。所以，氫彈實際上還包含了一個小型原子彈，它被稱作扳機系統，也叫做初級，沒有它，核聚變就無法實現。

由於核反應的方式不一樣，也就造成了原子彈和氫彈的很多區別。比如，氫彈的威力更大，可以實現小型化，可以設計不同用途和大小的特殊核武器。至於說核輻射，氫彈當然也有。事實上，無論是原子彈還是氫彈，其殺傷力都源自核反應過程中釋放的衝擊波，光輻射，早期核輻射，放射性沾染等等。甚至特殊的氫彈——中子彈，專門以核輻射為主要殺傷力。