Der W54 ist der kleinste Atomsprengkopf, der von den Vereinigten Staaten eingesetzt wird, und der kleinste bekannte Atomsprengkopf im Allgemeinen. Es hat eine ähnliche Größe wie ein Computerdrucker, mit einem Durchmesser von 10.75 Zoll (270 mm), etwa 15.7 Zoll Länge (400 mm) und einem Gewicht von etwas über 50 Pfund (23 kg). Das geringe Gewicht des W54 machte ihn ideal für den Einsatz mit speziell ausgebildeten Infanterieeinheiten, wie sie während des Kalten Krieges in Westdeutschland stationiert waren.
Der Sprengkopf W54 passt in einen großen Rucksack, und ein Projekt der US Navy und Marines wurde Mitte bis Ende der 60er Jahre entwickelt, um dies zu nutzen. Das sogenannte Special Atomic Demolition Munition (SADM)-Projekt beinhaltete einen Fallschirmjäger, der zu einem wertvollen Ziel wie einem Hafen abstieg, die Atombombe entfaltete, dann aufs Meer schwamm und von einem U-Boot oder Hochgeschwindigkeits-Überwasserfahrzeug aufgenommen wurde. Ungefähr zu dieser Zeit würde das W54-Paket explodieren und das Wertziel würde boomen.
Eine weitere Anwendung des W54 war das rückstoßfreie Davy Crockett-Gewehr, das eher einem Mörser als einem Gewehr ähnelte. Die nuklearbewaffneten Davy Crocketts werden von einer dreiköpfigen Besatzung betrieben, um Europa vor den Sowjets zu verteidigen, wenn diese während des Kalten Krieges einmarschieren. Diese Geräte waren Dial-a-Yield, was bedeutete, dass die Ausbeute zwischen 10 und 250 Tonnen eingestellt werden konnte, genug, um eine Fläche von mehreren Häuserblöcken zu verdampfen und selbst bei der niedrigsten Einstellung eine tödliche Strahlungsdosis an alles innerhalb von 400 m zu liefern. Mit dem W54 hätte ein Team von nur drei amerikanischen Soldaten Hunderte oder sogar Tausende sowjetischer Truppen ausschalten können.