ウランやプルトニウムの核分裂を利用する、核爆弾の一つ。通称は「原爆」と呼ばれる。
基本理論が整理されていた時期と重なったこともあり、第二次世界大戦頃に各国で研究が進められた。
一方の連合軍側では、アメリカで原爆開発計画、いわゆる「マンハッタン計画」が立ち上げられた。これは対日戦争の直前である1941(昭和16)年12月6日からと、やや出遅れたスタートとなった。
しかし、自国出身であり同計画の中心的人物となるオッペンハイマーの他、アインシュタイン、エンリコ・フェルミら圧政から逃れてきた科学者の協力や、イギリスが自国独自での研究をせず一切の研究をアメリカに預けたため研究を一本化できたことにより、多くの英知の結集に成功した。
かくして計画開始から1年と経っていない1942(昭和17)年には史上初の原子核連鎖反応の実験に成功し、1945(昭和20)年7月16日、世界最初となる核実験に成功した。この報はただちにポツダム会談に出席中のトルーマン大統領に伝えられた。