Sebbene non ci siano definizioni ufficiali delle diverse generazioni di armi nucleari, gli storici e gli analisti del controllo degli armamenti riconoscono spesso quattro categorie generali, ognuna delle quali rappresenta un sostanziale progresso tecnologico rispetto all’ultima. Le nazioni che sviluppano armi nucleari tendono a sviluppare ogni fase a turno e raramente saltano le fasi, tranne occasionalmente la prima. Queste fasi sono 1) bombe a fissione di tipo cannone, 2) bombe a fissione di tipo implosivo, 3) bombe a fusione e 4) MIRV (veicolo di rientro multiplo a bersaglio indipendente) consegnato armi nucleari. Nota come non esiste un principio organizzativo unificato per questo schema; la distinzione tra la prima e la seconda si basa sul metodo di detonazione, la seconda e la terza per il tipo di bomba e la terza e la quarta per il sistema di lancio utilizzato.
Le armi nucleari di prima generazione furono inizialmente sviluppate negli Stati Uniti nel 1939-1945 sotto gli auspici del top secret Progetto Manhattan. La costruzione a pistola della bomba significa che il suo principio di funzionamento è un pezzo di uranio arricchito lanciato contro un altro come un cannone. Quando le due unità di uranio si combinano, raggiungono la massa critica e danno inizio a una reazione nucleare a catena. Il risultato è un’esplosione nucleare, come quelle che uccisero 140,000 persone durante il bombardamento atomico di Hiroshima durante la seconda guerra mondiale.
Le armi nucleari a implosione migliorano l’efficienza delle armi a cannone circondando l’uranio con una sfera di lenti esplosive, progettate per dirigere la loro energia verso l’interno e compattare l’uranio. Il risultato è che una parte maggiore dell’uranio viene consumata nella reazione a catena invece di essere dispersa senza fissione, con conseguente resa maggiore. Le armi nucleari del tipo a implosione sono state sviluppate dagli Stati Uniti poco dopo le prime armi nucleari del tipo a pistola. La bomba nucleare sganciata su Nagasaki appena tre giorni dopo il bombardamento di Hiroshima era basata sul design del tipo a implosione, che le consentiva di essere più compatta e leggera.
Nonostante i miglioramenti incrementali sulle armi a fissione, come l’utilizzo di una piccola reazione di fusione per aumentare la resa, il prossimo grande passo avanti nella distruzione delle armi nucleari è ottenuto dalla bomba a fusione o bomba all’idrogeno. Invece di scindere (rompere) nuclei di uranio o plutonio, la bomba a fusione fonde insieme elementi leggeri (idrogeno) e rilascia l’energia in eccesso nell’esplosione. Questo è lo stesso processo che alimenta il Sole. La maggior parte delle armi nucleari moderne sono del tipo a fusione, poiché i rendimenti ottenuti sono molto più alti delle migliori armi a fissione.
Dopo che furono costruite numerose bombe a fusione, non rimanevano più passi da compiere per aumentare la resa di queste armi, quindi l’attenzione si spostò sullo sviluppo di metodi di lancio che un potenziale nemico non sarebbe stato in grado di contrastare. Ciò ha portato allo sviluppo della consegna MIRV, per cui un missile balistico a punta nucleare viene lanciato fuori dall’atmosfera, dopo di che rilascia 6-8 veicoli di rientro mirati in modo indipendente per piovere su bersagli adiacenti. Poiché questi veicoli di rientro a punta nucleare stanno viaggiando a velocità estreme, circa Mach 23, bloccarli o deviarli è essenzialmente impossibile con le attuali tecnologie.