El incidente de la bomba de hidrógeno de Palomares es un accidente militar que ocurrió el 17 de enero de 1966. Un bombardero estadounidense chocó con un avión cisterna durante el reabastecimiento de combustible a unas 6 millas (10 km) sobre el mar Mediterráneo, frente a la costa de España. Esto encendió el compartimiento de combustible del petrolero, provocando que explotara, matando a los cuatro tripulantes a bordo. El bombardero también se desintegró, matando a tres miembros de la tripulación. Cuatro miembros de la tripulación sobrevivieron y se lanzaron en paracaídas a un lugar seguro. La explosión fue tan grande que fue presenciada por la tripulación de otro bombardero a más de una milla de distancia.
El incidente se conoció como el incidente de la bomba de hidrógeno de Palomares porque el atacante llevaba cuatro bombas de hidrógeno, todas las cuales cayeron cerca del pueblo pesquero de Palomares. En dos de las bombas detonaron explosivos convencionales que contaminaron dos kilómetros cuadrados de suelo español con plutonio radiactivo. Otra bomba cayó al suelo sin incidentes y la última bomba cayó al mar Mediterráneo, lo que provocó una búsqueda de dos meses y medio. Obviamente, el ejército de los Estados Unidos no quería que la bomba de hidrógeno cayera en las manos equivocadas.
El incidente de la bomba de hidrógeno de Palomares obviamente se convirtió en un alboroto internacional poco después de que sucedió, y el gobierno de los Estados Unidos trabajó para limpiar el área de suelo contaminado, excavando 1,750 toneladas de suelo y desechándolo en la planta del río Savannah en Carolina del Sur. Para mostrar a los españoles locales y a la comunidad internacional que la zona estaba libre de contaminación, el ministro de Turismo español, Manuel Fraga, y el embajador de Estados Unidos, Angier Biddle Duke, nadaron en la playa de Palomares, a la vista de los medios internacionales.
Pero poner fin al incidente de la bomba de hidrógeno de Palomares requirió encontrar la última bomba de hidrógeno, lo que no fue tan fácil. Utilizando los datos iniciales proporcionados por Francisco Simó Orts, un pescador local que vio la bomba entrar al agua, se utilizó una técnica matemática llamada búsqueda bayesiana para buscar la bomba en el fondo del mar. El famoso buque oceanográfico de aguas profundas Alvin se utilizó para registrar la zona. Después de dos meses y medio de búsqueda continua, la bomba fue recuperada y devuelta a la superficie. Posteriormente se publicó una fotografía de oficiales militares frente a la bomba recuperada, la primera vez que se vio un arma nuclear a la vista del público.
El incidente de la bomba de hidrógeno de Palomares ahora pasa a la historia como uno de los incidentes anómalos más importantes relacionados con armas nucleares. Otro es el incidente de Vela, cuando una explosión nuclear de origen desconocido cerca de la isla Bouvet en el Atlántico sur.