Nuklearterrorismus ist die derzeit hypothetische Möglichkeit, dass Terroristen radioaktives Material für destruktive Zwecke beschaffen und verwenden könnten. Zum Beispiel könnte eine großflächige Detonation einer „schmutzigen Bombe“ (radiologische Waffe) Dutzende oder Hunderte Millionen Dollar kosten. Eine solche schmutzige Bombe ist nachdrücklich nicht dasselbe wie eine Atombombe – sie würde lediglich aus einem radioaktiven Material bestehen, das von einer konventionellen Bombe zersprengt wird, um eine radioaktive Kontamination zu verursachen. Natürlich würde auch eine terroristische Nuklearwaffe als eine Form des nuklearen Terrorismus gelten.
Sicherheitsexperten auf der ganzen Welt halten den nuklearen Terrorismus für ein plausibles Risiko, und einige führende Analysten halten es nur für eine Frage der Zeit, bis eine schmutzige Bombe oder eine Atomwaffe von Terroristen in einer Großstadt gezündet wird. Die Auswirkungen einer schmutzigen Bombe wären in erster Linie psychologischer Natur – mehrere Analysen haben ergeben, dass sie nur wenige Opfer bringen würde, obwohl die Massenpanik unglaublich zerstörerisch sein könnte. Eine Nuklearwaffe könnte jedoch je nach Ausbeute und Ort der Detonation zwischen einigen hundert und über einer Million Menschen töten.
Mehrere Terrorgruppen haben ihr Interesse bekundet, die notwendigen Materialien für die Begehung des nuklearen Terrorismus zu erhalten, insbesondere das angereicherte Uran, das zum Bau einer Atombombe verwendet werden könnte. Osama bin Laden hat den Bau einer Atombombe als heilige Mission für Al-Qaida bezeichnet. Abgesehen davon gibt es jedoch nur wenige konkrete Anhaltspunkte dafür, dass Extremisten planen, Material für den Nuklearterrorismus zu beschaffen.
Im November 2006 warnte der britische Geheimdienst MI5, dass islamische Terroristen planten, eine Atombombe in einer britischen Stadt zu zünden, aber es ist nicht bekannt, wie ausgefeilt diese Planung war. Im Juni 2007 behauptete Fox News, das FBI habe der Presse mitgeteilt, dass Adnan Gulshair el Shukrijumah für die Planung der Detonation von Atombomben in mehreren US-Städten verantwortlich sei, was jedoch nicht unabhängig bestätigt wurde.
Noch konkreter war, dass im November 2007 von 60 Minutes berichtet wurde, dass Einbrecher die Atomforschungsanlage Pelindaba in der Nähe von Pretoria, Südafrika, infiltrierten, aber ohne angereichertes Uran entkamen. Diese Einbrecher wurden nie identifiziert.