อาวุธนิวเคลียร์ เป็นวัตถุระเบิดซึ่งมีอำนาจทำลายล้างมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาฟิชชัน หรือฟิชชันและฟิวชันรวมกัน ปฏิกิริยาทั้งสองปลดปล่อยพลังงานปริมาณมหาศาลจากสสารปริมาณค่อนข้างน้อย การทดสอบระเบิดฟิชชัน ("อะตอม") ลูกแรกปลดปล่อยพลังงานออกมาเทียบเท่ากับทีเอ็นทีประมาณ 20,000 ตัน การทดสอบระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ ("ไฮโดรเจน") ลูกแรก ปลดปล่อยพลังงานออกมาเท่ากับทีเอ็นทีประมาณ 10,000,000 ตัน
อาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์สมัยใหม่ที่หนักกว่า 1,100 กิโลกรัมเล็กน้อย สามารถก่อให้เกิดแรงระเบิดเทียบเท่ากับการจุดจามทีเอ็นทีมากกว่า 1.2 ล้านตัน ดังนั้น กระทั่งวัตถุนิวเคลียร์ลูกเล็กๆ ที่ขนาดไม่ใหญ่ไปกว่าระเบิดธรรมดา สามารถทำลายล้างนครทั้งนครได้ ด้วยแรงระเบิด ไฟและกัมมันตรังสี อาวุธนิวเคลียร์ถูกพิจารณาว่าเป็นอาวุธอานุภาพทำลายล้างสูง และการใช้และควบคุมอาวุธนิวเคลียร์ได้กลายเป็นจุดสนใจสำคัญของนโยบายความสัมพันธ์ระหว่างประเทศนับแต่ถือกำเนิดขึ้น
มีอาวุธนิวเคลียร์เพียงสองชิ้นเท่านั้นที่เคยใช้ตลอดห้วงการสงคราม ทั้งสองครั้งโดยสหรัฐอเมริกายามสงครามโลกครั้งที่สองใกล้ยุติ วันที่ 6 สิงหาคม พ.ศ. 2488 วัตถุประเภทจุดระเบิดยูเรเนียม (uranium gun-type) ชื่อรหัสว่า "ลิตเติลบอย" ถูกจุดระเบิดเหนือนครฮิโรชิมาของญี่ปุ่น อีกสามวันให้หลัง วันที่ 9 สิงหาคม วัตถุประเภทจุดระเบิดภายในพลูโตเนียม (plutonium implosion-type) ชื่อรหัสว่า "แฟตแมน" ระเบิดเหนือนางาซากิ ประเทศญี่ปุ่น การทิ้งระเบิดทั้งสองลูกส่งผลให้ชาวญี่ปุ่นเสียชีวิตไปประมาณ 200,000 ศพ ส่วนใหญ่เป็นพลเรือน จากการบาดเจ็บฉับพลันที่ได้รับจากการระเบิด
นับแต่การทิ้งระเบิดฮิโรชิมาและนางาซากิ อาวุธนิวเคลียร์ถูกจุดระเบิดกว่าสองพันโอกาสเพื่อจุดประสงค์ด้านการทดสอบและสาธิต มีเพียงไม่กี่ชาติที่ครอบครองอาวุธนิวเคลียร์หรือถูกสงสัยว่ากำลังแสวงหาอาวุธนิวเคลียร์ ประเทศที่ทราบว่าเคยจุดระเบิดอาวุธนิวเคลียร์ และได้รับการรับรองว่าครอบครองอาวุธนิวเคีลยร์ คือ สหรัฐอเมริกา สหภาพโซเวียต (รัสเซียเป็นผู้สืบทอดอำนาจนิวเคลียร์) สหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส สาธารณรัฐประชาชนจีน อินเดีย ปากีสถาน และเกาหลีเหนือ นอกเหนือจากนี้ อิสราเอลยังถูกเชื่ออย่างกว้างขวางว่าครอบครองอาวุธนิวเคลียร์ แต่ไม่ได้รับการรับรองว่ามี รัฐหนึ่ง แอฟริกาใต้ เคยยอมรับว่ามีอาวุธนิวเคลียร์ที่ทำขึ้นก่อนหน้านี้ในอดีต แต่นับแต่นั้นได้แยกประกอบคลังแสงของตนและส่งให้กับผู้คุ้มครองนานาชาติ
สหพันธ์นักวิทยาศาสตร์อเมริกาประเมินว่ามีหัวรบนิวเคลียร์กว่า 15,700 หัวทั่วโลกใน พ.ศ. 2558 โดยมีราว 4,120 หัวถูกเก็บไว้ในสถานะ "ปฏิบัติการ" คือ พร้อมใช้งานได้ทันที
