1945年8月6日由保羅·提貝茲駕駛的B-29超級空中堡壘轟炸機埃諾拉·蓋伊號在廣島上空三萬壹千英尺呎(9000米)投下。在日本當地時間早上八時十五分，在1,800呎(550米)高度爆炸。死傷20余萬人；8月9日向長崎投放第二顆“胖子”
核武器爆炸，不僅釋放的能量巨大，而且核反應過程非常迅速，微秒級的時間內即可完成。因此，在核武器爆炸周圍不大的範圍內形成極高的溫度，加熱並壓縮周圍空氣使之急速膨脹，產生高壓沖擊波。地面和空中核爆炸，還會在周圍空氣中形成火球，發出很強的光輻射。核反應還產生各種射線和放射性物質碎片；向外輻射的強脈沖射線與周圍物質相互作用，造成電流的增長和消失過程，其結果又產生電磁脈沖。這些不同於化學炸藥爆炸的特征，使核武器具備特有的強沖擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和核電磁脈沖等殺傷破壞作用。核武器的出現，對現代戰爭的戰略戰術產生了重大影響。
原子彈主要是利用核裂變釋放出來的巨大能量來起殺傷作用的壹種武器。它與核反應堆壹樣，依據的同樣是核裂變鏈式反應。按理，反應堆既然能實現鏈式反應，那麽只要使它的中子增殖系數k大於1，不加控制，鏈式反應的規模將越來越大，則最終會發生爆炸。也就是說，反應堆也可以成為壹顆“原子彈”。實際上也是這樣，若增殖系數k大於1而不加控制的話，反應堆確實會發生爆炸，所謂反應堆超臨界事故就是屬於這樣壹種情況。反應堆重達幾百噸、幾千噸，無法作為武器使用。而且在這種情況下，裂變物質的利用率很低，爆炸威力也不大。要制造原子彈，首先要減小臨界質量，同時要提高爆炸威力。這就要求原子彈必須利用快中子裂變體系，裝藥必須是高濃度的裂變物質，同時要求裝藥量大大超過臨界質量，以使增殖系數k遠遠大於1。
原子彈的裝藥，能大量得到、並可以用作原子彈裝藥的還只限於鈾235、鈈239和鈾233三種裂變物質。鈾235是原子彈的主要裝藥。要獲得高加濃度的鈾235並不是壹件輕而易舉的事，這是因為，天然鈾235的含量很小，大約140個鈾原子中只含有1個鈾235原子，而其余139個都是鈾238原子；尤其是鈾235和鈾238是同壹種元素的同位素，它們的化學性質幾乎沒有差別，而且它們之間的相對質量差也很小。