Thuật ngữ vũ khí hạt nhân chiến lược được dùng để chỉ các vũ khí lớn với các mục tiêu phá hủy lớn như các thành phố. Vũ khí hạt nhân chiến thuật là các vũ khí hạt nhân nhỏ hơn được dùng để phá hủy các mục tiêu quân sự, viễn thông hoặc cơ sở hạ tầng. Theo tiêu chuẩn hiện đại thì các quả bom ném xuống Hiroshima và Nagasaki vào năm 1945 có thể được coi là các vũ khí hạt nhân chiến thuật (sức công phá là 13 và 22 kiloton), mặc dù, các vũ khí hạt nhân chiến thuật nhẹ hơn và nhỏ hơn đáng kể.

Các phương pháp phóng vũ khí hạt nhân là:

Bom hấp dẫn

Những quả bom hạt nhân đầu tiên, giống như Fat Man, lớn hơn và phức tạp hơn bom hấp dẫn.

Không 1 vũ khí hạt nhân nào đủ tiêu chuẩn là bom gỗ - đó là từ lóng mà quân đội Hoa Kỳ dùng để chỉ 1 loại bom hoàn thiện, không phải bảo hành sửa chữa, không nguy hiểm dưới mọi điều kiện trước khi cho nổ. Bom hấp dẫn là loại bom được thiết kế để được thả xuống từ các máy bay. Yêu cầu của loại bom này là phải chịu được các dao động và thay đổi về nhiệt độ và áp suất của không khí. Lúc đầu, các vũ khí thường có 1 cái chốt an toàn ở trạng thái đóng trong quá trình bay. Chúng phải thỏa mãn các yêu cầu về độ ổn định để tránh các vụ nổ hoặc rơi bất ngờ có thể xảy ra. Rất nhiều loại vũ khí có 1 thiết bị đóng ngắt để khởi động quá trình nổ. Các vũ khí hạt nhân của Mỹ thỏa mãn các tiêu chuẩn an toàn nói trên sẽ được ký hiệu bởi chữ cái "B", và tiếp theo (không có dấu nối) là các ký hiệu vật lý cần thiết. Ví dụ bom B61 là 1 loại bom như vậy, được Mỹ chế tạo rất nhiều và lưu trữ trong các kho chứa đạn dược trong nhiều thập kỷ.

Có nhiều kỹ thuật ném bom như thả bom tự do trong không khí, thả bom bằng dù với cơ chế cho nổ chậm để máy bay ném bom có thời gian thoát khỏi vùng nguy hiểm khi bom nổ.

Những quả bom hấp dẫn đầu tiên chỉ có thể được mang bằng Boeing B-29 Superfortress. Thế hệ bom tiếp theo vẫn rất lớn và nặng, chỉ có các pháo đài bay B-52, máy bay ném bom lớn V mới có thể mang được. Nhưng vào giữa những năm 1950, người ta có thể chế tạo được các vũ khí nhỏ, nhẹ hơn và có thể được mang bằng các máy bay chiến đấu kiêm ném bom bình thường.

Tên lửa đạn đạo mang đầu đạn hạt nhân

Tên lửa đạn đạo có thể mang nhiều đầu đạn hạt nhân trong 1 lần phóng.

Các tên lửa đạn đạo là các tên lửa có chất nổ, được máy tính hoặc người điều khiển, sau khi phóng thì chúng chỉ chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn và lực cản của không khí gây ra. Tên lửa đạn đạo dùng để mang các đầu đạn với tầm xa từ 10 cho đến vài trăm km. Các tên lửa đạn đạo liên lục địa hoặc các tên lửa đạn đạo vượt đại châu được phóng từ các tàu ngầm có thể theo các lộ trình dưới quỹ đạo hoặc quỹ đạo với tầm xa xuyên lục địa. Các tên lửa đầu tiên chỉ có thể mang 1 đầu đạn, thường với sức công phá khoảng megaton. Các tên lửa như vậy yêu cầu phải có khả năng hoạt động với tính chính xác rất cao để đảm bảo phá hủy mục tiêu.

Từ những năm 1970, các tên lửa đạn đạo hiện đại được phát triển với khả năng nhắm tới mục tiêu với độ chính xác cao hơn nhiều. Điều này làm cho 1 tên lửa, trong 1 lần phóng, có thể mang đến hơn 10 đầu đạn và nhắm tới các mục tiêu độc lập với nhau. Mỗi đầu đạn có thể có sức công phá vài kiloton. Đây là 1 điểm mạnh quan trọng của tên lửa đạn đạo có nhiều đầu đạn. Nó không chỉ cho phép phá hủy các mục tiêu khác nhau, độc lập với nhau mà còn có thể cùng công phá 1 mục tiêu theo kiểu bủa vây hoặc có thể tác chiến với các vũ khí chiến thuật khác để vô hiệu hóa tất cả các hệ thống phòng thủ của đối phương. Vào những năm 1970, Liên Xô công bố kế hoạch nhằm chế tạo ra các tên lửa đạn đạo nhiều đầu đạn. Số tên lửa như vậy đủ lớn để cứ mỗi 19 giây - 3 phút thì phóng 1 tên lửa tới các thành phố lớn của nước Mỹ, và việc đó có thể được thực hiện liên tục trong 1 giờ đồng hồ.

Tên lửa mang đầu đạn ở trong các kho lưu trữ đạn được của Hoa Kỳ được ký hiệu bằng chữ "W" ở đầu, ví dụ W61 có các tính chất như B61 nói ở trên nhưng có các yêu cầu về môi trường khác hẳn.

Tên lửa hành trình có tầm tác dụng ngắn hơn tên lửa đạn đạo xuyên lục địa nhưng rất khó bị đối phương phát hiện và ngăn chặn.

Tên lửa hành trình mang đầu đạn hạt nhân

Tên lửa hành trình có thể mang đầu đạn hạt nhân, bay ở độ cao rất thấp, khoảng cách ngắn và được dẫn đường bởi các hệ thống điều khiển bên trong hoặc bên ngoài (như Hệ thống Định vị Toàn cầu - GPS) làm cho chúng khó có thể bị đối phương phát hiện và ngăn chặn. Tên lửa hành trình mang được trọng lượng nhỏ hơn tên lửa đạn đạo rất nhiều nên sức công phá của đầu đạn mà nó mang thường là nhỏ. Tên lửa hành trình không thể mang nhiều đầu đạn nên không thể công phá nhiều mục tiêu. Mỗi tên lửa như vậy chỉ mang 1 đầu đạn mà thôi. Tuy nhiên, do gọn nhẹ nên tên lửa hành trình quy ước có thể được phóng đi từ các bệ phóng di động trên mặt đất, từ các chiến hạm hoặc từ các máy bay chiến đấu. Tên của các đầu đạn dành cho tên lửa hành trình của Mỹ không khác biệt với tên của các đầu đạn dành cho tên lửa đạn đạo.[6]

Các phương pháp khác

Súng cối Davy crockett là loại vũ khí hạt nhân nhỏ nhất của Mỹ.

Các phương pháp mang đầu đạn hạt nhân khác gồm súng cối, mìn, bom phá tàu ngầm, ngư lôi,... Vào những năm 1950, Hoa Kỳ còn phát triển 1 loại đầu đạt hạt nhân với mục đích phòng không có tên là Nike Hercules. Sau đó, nó được phát triển thành loại tên lửa chống tên lửa đạn đạo với đầu đạn lớn hơn. Phần lớn các vũ khí hạt nhân phòng không đều không được dùng vào cuối những năm 1960, các bom phá tàu ngầm không được dùng vào năm 1990. Tuy vậy, Liên Xô (và sau đó là Nga) vẫn tiếp tục duy trì tên lửa chống tên lửa đạn đạo với đầu đạn hạt nhân. 1 loại vũ khí chiến thuật nhỏ, nhẹ, 2 người mang (thường hay bị gọi nhầm là bom xách tay) cũng khá phổ biến mặc dù nó không chính xác và không tiện lợi lắm.[7]

Xem danh sách vũ khí hạt nhân để biết thiết kế các loại vũ khí hạt nhân.