核炸弹在结构上大致可分为头部、中段、后体和尾部四部分。头部和后体为
电子装置，包括引爆控制系统的各装置；中段为核爆炸装置；尾段一般为圆锥状或后体部分的延伸，配装不同形状、尺寸和横截面的
尾翼及各种类型的减速机构或降落伞。根据战略战术要求和载机特性，通过结构上不同的设计、组合和连接，即可产生多种规格尺寸、威力和各种爆炸特性的核炸弹。通常由
战略轰炸机携带的战略核炸弹的威力较高，一股在数十至数百万吨梯恩梯当量之间，个别型号的威力甚至高达千万吨梯恩梯当量；由战术轰炸机携带的核炸弹的威力较低，一般在数千至数十万吨梯恩梯当量之间。核炸弹可用不同方式投放，在预定的地面和
空中爆炸。可采用自由降落空爆、触地爆、减速一延迟地爆等多种引爆方式。
美国、
苏联从
原子弹试验成功之后，首先发展的就是核炸弹。此后几十年里，不断设计、生产、部署，更新一批又一批的战术和战略核炸弹。20世纪80年代末研制的现代战略核炸弹具有改进的安全装置和高速超低空投放能力，同时采用先进的隐身轰炸机与其配合，显著地增强了
战略轰炸机的核攻击力量。
20世纪70～80年代，美、苏两国在核炸弹的小型化、安全性和高速超低空投放能力等方面做了很大改进，同时发展先进的隐身轰炸机，进一步增强轰炸机的核打击能力。90年代末，随着飞机携带先进、远程、
空中发射的核巡航
导弹的增加，核炸弹的部署数量逐步减少。
英国于1998年宣布撤销其核炸弹的部署，
美国部署的
核弹中只保留了B61-7、B61-11、B833种核炸弹。为有效摧毁深埋的地下坚固军事目标，美国在现有的B61-11核钻地弹基础上，正在研发钻地更深的核炸弹。