公元1945年8月6日8时16分，美国B—29飞机在日本广岛上空9600米高空投下一个5吨重的大“炸弹”，随即飞走了。当这个大家伙坠离地面约600米时，突然发出令人目眩的十分强烈的白色闪光，接着发生了山崩地裂般的大爆炸。顷刻之间，翻滚着的暗黑色烟幕笼罩了整个广岛，千百根火柱上下飞窜，高温的火焰吸引着四周的空气，形成了无法防避的“暴风火”，广岛随即化为灼热的地狱。火风所到之处，将一切摧毁殆尽！令人恐怖至极！
时隔3天，8月9日11时2分，还是美国B—29飞机，飞抵日本长崎上空，又投下一颗类似的大“炸弹”。瞬间，“先是一阵从未见过的可怕闪光，紧接着便涌起了球形的烟云”，“由地面零点起1000米半径之内，因极其剧烈的爆炸波及热度，全部人畜几乎立即死亡……房屋及其它建筑物均被扫光、倾颓或破坏，各处并发生火灾”，繁华的城市变成一片焦土，街道狼藉，尸横遍野……从未有过的大恐怖！日本朝野惊慌失措，政府要员目瞪口呆，犹如热锅上的蚂蚁，全国活着的市民一片恐慌，纷纷烧香敬神。无论是天皇还是平民，都不知道自己还能活几天。
B—29飞机投下的就是原子弹。这是人类历史上唯一的一次将原子弹运用于战争。
原子弹是利用铀或钚等易裂变重原子核裂变反应瞬时释放巨大能量的核武器。更确切地应称为裂变武器或裂变弹。原子弹的威力通常为几百至几万吨梯恩梯炸药当量，有很大的杀伤破坏力。
原子弹爆炸时，在核爆炸瞬间释放出巨大的能量，形成高温高压气团，这种气团发射出的热辐射使周围的冷空气加热和增压，形成一个高温高压火球，猛烈地向外膨胀，压缩周围空气，形成以超音速向四周传播的冲击波。冲击波能在较大的范围内杀伤人员，破坏武器、装备和工事等。核爆炸火球不断地以光和热的形式向外辐射能量，形成了核爆炸的另一个重要杀伤破坏因素——光辐射。光辐射可以直接烧伤人员的皮肤和眼睛，也可以使衣服燃烧，或引起大面积火灾。火球迅速膨胀并上升，体积也不断地扩大，同时在爆心投影点地面掀起尘柱。地面核爆炸时，烟云和尘柱一开始就连接在一起；低空爆炸时，尘柱经过几十秒钟才追及烟云。最后烟云和尘柱形成了高大的蘑菇烟云。核爆炸的放射性烟云在随风飘散的过程中，大量的放射性尘粒逐渐沉降到地面，造成对人员和生物的放射性损伤，破坏生态环境；微小的放射性尘粒长时间停留在空中，造成全球性沉降；形成了核爆炸的又一个重要杀伤破坏效应——放射性污染。放射性污染直接或间接地对人员和生物产生放射性伤害，当人体受到一定剂量照射时，可引起放射病。核爆炸一开始，伴随核裂变和其他核反应产生的中子和r射线、X射线等与空气相互作用，由于地面和大气存在不对称等因素会产生非对称电子流，该电子流的增长和消失，激励出很强的电磁脉冲，形成核电磁脉冲，对大范围的电子系统或电气设备造成干扰和破坏，使指挥、控制、通信失灵。这些不同于常规化学爆炸的特征，形成核武器爆炸特有的5种主要毁伤因素。
原子弹是科学技术的最新成果迅速应用到军事上的一个突出例子。从1938年发现核裂变现象到1945年美国制成原子弹，只花了6年多时间。
1945年以来，原子弹技术不断发展，体积、重量显著减小，战术技术性能日益提高。美国用于203毫米大炮的W33M422核炮弹，重量110～120千克，直径203毫米，长度940毫米，但威力仍可有约1万吨梯恩梯当量。原子弹小型化对于提高武器的战术技术性能和用作氢弹中的“扳机”，具有重要意义。在改进原子弹的性能方面，发展了助爆型原子弹，即在原子弹中添加热核材料，以使更多的核装料裂变，从而使威力增大，提高裂变装料的利用率。在威力方面，为适应战场使用的需要，发展了多种低威力（千吨、百吨、十吨级梯恩梯当量）的和威力可调的核武器。例如，美国代号为W54/M129的特种核地雷，其威力可调，范围在10～103吨梯恩梯当量，核战斗部重量只有26.6千克。高能炸药的起爆方式和核装置结构也在不断改进，一方面提高高能炸药的利用度和核装料的压缩度，以增大核爆炸威力，节省核装料；另一方面提高核装置的突防能力、生存能力及可靠性。为提高原子弹的安全性能，核装置中敏感的高能炸药已逐渐被钝感高能炸药所代替。这种钝感高能炸药即使在受散弹射击或载机坠毁这类事故中也不易起爆，从而可防止意外的核爆炸，也可防止象钚这种具有放射性和化学毒性物质的散落所造成的污染。