Hoa Kỳ đã hai lần sử dụng vũ khí hạt nhân trong chiến tranh là hai vụ đánh bom đã được Hoa Kỳ sử dụng nhằm chống lại Đế quốc Nhật Bản trong chiến tranh thế giới thứ hai đó là sự kiện thả bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki. Tổng cộng, hai vụ đánh bom đã giết chết 105.000 người và làm bị thương hàng nghìn người khác[5] ngoài ra còn tàn phá hàng trăm hoặc hàng ngàn căn cứ quân sự, nhà máy và tiểu thủ công nghiệp. Những quả bom hạt nhân còn có tác động thời gian dài sau vụ nổ.[6]

Sau đó, Hoa Kỳ đã tiến hành một chương trình thử nghiệm hạt nhân rộng rãi. 1054 cuộc thử nghiệm đã được tiến hành từ năm 1945 đến năm 1992. Số lượng chính xác thiết bị hạt nhân được kích nổ là không rõ ràng vì một số cuộc thử nghiệm liên quan đến nhiều thiết bị trong khi một số thiết bị không phát nổ hoặc được thiết kế để không tạo ra vụ nổ hạt nhân. Vụ thử hạt nhân cuối cùng của Hoa Kỳ là vào ngày 23 tháng 9 năm 1992; Hoa Kỳ đã ký nhưng chưa phê chuẩn Hiệp ước cấm thử hạt nhân toàn diện.

Hiện tại, kho vũ khí hạt nhân của Hoa Kỳ được triển khai trong ba lĩnh vực:

• Tên lửa đạn đạo liên lục địa trên đất liền, hoặc ICBM;
• Tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm hạt nhân hoặc SLBM trên biển;
• Vũ khí hạt nhân trên không từ nhóm máy bay ném bom hạng nặng của Không quân Hoa Kỳ;

Hoa Kỳ là một trong năm "Quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân" theo Hiệp ước không phổ biến vũ khí hạt nhân mà Hoa Kỳ đã phê chuẩn vào năm 1968. Vào ngày 13 tháng 10 năm 1999, Thượng viện Hoa Kỳ đã bác bỏ việc phê chuẩn Hiệp ước cấm thử nghiệm toàn diện, trước đó đã phê chuẩn Hiệp ước cấm thử nghiệm một phần vào năm 1963. Tuy nhiên, Hoa Kỳ đã không thử vũ khí hạt nhân kể từ năm 1992, mặc dù nước này đã thử nghiệm nhiều thành phần phi hạt nhân và đã phát triển các siêu máy tính mạnh mẽ để sao chép kiến thức thu được từ thử nghiệm mà không cần tiến hành thử nghiệm thực tế hay tự kiểm tra.[7][8]

Vào đầu những năm 1990, Hoa Kỳ đã ngừng phát triển vũ khí hạt nhân mới và dành phần lớn nỗ lực hạt nhân của mình vào việc quản lý kho dự trữ, duy trì và tháo dỡ kho vũ khí hiện đã cũ của mình.[9] Chính quyền của George W. Bush đã quyết định vào năm 2003 tham gia nghiên cứu hướng tới một thế hệ vũ khí hạt nhân nhỏ mới, đặc biệt là "xuyên trái đất".[10] Ngân sách được Quốc hội Hoa Kỳ thông qua năm 2004 đã loại bỏ tài trợ cho một số nghiên cứu này, bao gồm cả vũ khí "phá hầm hoặc xuyên lòng đất".

Số lượng vũ khí hạt nhân chính xác mà Hoa Kỳ sở hữu rất khó xác định. Các hiệp ước và tổ chức khác nhau có các tiêu chí khác nhau để báo cáo vũ khí hạt nhân, đặc biệt là những vũ khí dự trữ và những vũ khí đang được tháo dỡ hoặc xây dựng lại:

• Trong tuyên bố Hiệp ước Cắt giảm Vũ khí Chiến lược (START) năm 2003, Hoa Kỳ đã liệt kê 5968 đầu đạn được triển khai theo quy định của START.[11]
• Con số chính xác tính đến ngày 30 tháng 9 năm 2009 là 5.113 đầu đạn, theo một tờ báo của Hoa Kỳ công bố ngày 3 tháng 5 năm 2010.[12]

Vào năm 2002, Hoa Kỳ và Nga đã đồng ý trong hiệp ước Strategic Offensive Reductions Treaty (SHORT) giảm kho dự trữ đã triển khai của họ xuống không quá 2.200 đầu đạn mỗi bên. Năm 2003, Hoa Kỳ từ chối đề xuất của Nga tiếp tục giảm kho dự trữ hạt nhân của cả hai quốc gia xuống còn 1.500 mỗi kho.[13] Năm 2007, lần đầu tiên sau 15 năm, Mỹ chế tạo đầu đạn hạt nhân mới. Chúng thay thế một số đầu đạn cũ hơn như một phần của chương trình nâng cấp Minuteman III. Năm 2007 cũng chứng kiến những tên lửa Minuteman III đầu tiên được loại bỏ khỏi biên chế như một phần của quá trình hạ nhiệt. Nhìn chung, các kho dự trữ và hệ thống triển khai tiếp tục giảm về số lượng theo các điều khoản của hiệp ước START mới.

Vào năm 2014, Bulletin of the Atomic Scientists đã công bố một báo cáo, cho biết có tổng cộng 2.530 đầu đạn được dự trữ và 2.120 đầu đạn được triển khai tích cực. Trong số các đầu đạn được triển khai tích cực, số lượng đầu đạn chiến lược là 1.920 (đã trừ 200 chiếc B61 theo thỏa thuận chia sẻ vũ khí hạt nhân của NATO). Số lượng đầu đạn bị vô hiệu hóa tích cực nằm ở khoảng 2.700 đầu đạn, nâng tổng số đầu đạn của Hoa Kỳ lên khoảng 7.400 đầu đạn.[14]

Chính phủ Hoa Kỳ quyết định không ký hiệp ước của Liên Hợp Quốc về Cấm Vũ khí Hạt nhân, một thỏa thuận ràng buộc cho các cuộc đàm phán nhằm loại bỏ hoàn toàn vũ khí hạt nhân, được hỗ trợ bởi hơn 120 quốc gia.[15]

Tính đến đầu năm 2019, hơn 90% trong số 13.865 vũ khí hạt nhân trên thế giới thuộc sở hữu của Hoa Kỳ và Nga.[16][17]