Пушечная схема» использовалась в некоторых моделях ядерного оружия первого поколения. Тактические ракеты и ракеты большей дальности являются носителями ядерного оружия. В частности, тактическое ядерное оружие с 1950-х существует в форме артиллерийских снарядов и мин — боеприпасов для ядерной артиллерии. В Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические ракеты, крылатые ракеты и самолёты.

Российские ядерные боеприпасы находятся в ведении 12-го главного управления Министерства обороны Российской Федерации. Согласно подписанному в мае 2002 года договору, США и Россия должны к 31 января 2012 года уменьшить свои ядерные арсеналы на две трети — до уровня 1700—2200 боеголовок у каждой стороны. Соотношение мощности воздействия различных поражающих факторов зависит от конкретной физики ядерного взрыва. Почти все «FFF» относятся к двухфазным и отличаются только материалом тампера, который в «чистом» боеприпасе может быть выполнен из свинца, вольфрама и т.д.

Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах, в которых можно насчитать до 6 слоёв при весьма «умеренной» мощности.

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения той же энергии. Этот уран, напрямую добытый из шахт, использовать в столь простой и технологичной бомбе было нельзя.

Снаряды эти выстреливались из обычной пушки. К концу 1960-х все эти снаряды были ликвидированы из-за большой вероятности ядерного самоподрыва. Впоследствии эта схема была признана малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем. На случай случайного срабатывания детонатора существует несколько превентивных мер, предотвращающих равномерное обжатие сборки и обеспечивающих её разрушение без ядерного взрыва.

Двухфазные боеприпасы позволяют повысить мощность ядерных взрывов до десятков мегатонн

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с нейтронным отражателем из урана-235 или урана-238, причём совместно они могут давать до 85% от общего энерговыхода ядерного взрыва. Средством доставки ядерного боеприпаса к цели может быть практически любое тяжелое вооружение.

Считается, что 140000 человек умерло в Хиросиме от взрыва и его последствий; аналогичная оценка для Нагасаки составляет 74000 человек. По состоянию на август 2009 года Министерство обороны США располагает примерно 5,6 тыс. боезарядами, как готовыми к установке, так и уже размещёнными на носителях.

Договор вступил в силу 5 марта 1970 г. после сдачи ратификационных грамот на хранение. Для осуществления цепной реакции деления тяжёлых ядер используются либо Уран-235, либо Плутоний-239, либо, в отдельных случаях, Уран-233.

В термоядерном взрывном устройстве высвобождение энергии происходит в результате сверхбыстрой взрывной реакции термоядерного синтеза дейтерия и лития в более тяжелые элементы. Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Так достигается многократное увеличение мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков.

В США такое устройство получило название Alarm Clock («Часы с будильником»). Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие — двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50 – 75% энергии получается за счёт термоядерного синтеза. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Носителями ядерного оружия могут быть реактивные снаряды РСЗО, но пока ядерных снарядов для РСЗО не существует. В апреле 1995 г. ядерные боеприпасы были вывезены в Россию из Казахстана, к июню 1996 г. — с Украины и к ноябрю 1996 г. — из Белоруссии. Плутоний вырабатывается в ядерных реакторах в процессе длительного облучения 238U нейтронами.