การปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมาในลักษณะเฉียบพลันจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมไม่ได้จะทำให้พลังงานของปฏิกิริยาเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นผลให้มีความร้อนและความดันในบริเวณนั้นสูงมากจนสามารถก่อให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรงขึ้นได้ สิ่งประดิษฐ์ที่ใช้หลักการเช่นนี้ ได้แก่ ระเบิดปรมาณู ระเบิดไฮโดรเจน หัวรบนิวเคลียร์แบบต่าง ๆ ที่บรรจุไว้ในจรวดนำวิถีเพื่อใช้ทำให้เกิดการระเบิดในระยะไกล
ปัจจุบันมีการใช้ระเบิดนิวเคลียร์ในโครงการด้านสันติ เช่น การขุดเจาะหลุมลึกขนาดใหญ่ การขุดทำโพรงใต้ดินสำหรับการกระตุ้นแหล่งน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติในชั้นหินลึกใต้ดิน การขุดอ่างเก็บน้ำ การทำท่าเรือน้ำลึกและการตัดช่องเขา ในประเทศไทยเคยมีผู้เสนอความคิดให้นำระเบิดนิวเคลียร์มาใช้ขุดคลองที่คอคอดกระในภาคใต้เพื่อสร้างคลองน้ำลึกสำหรับให้เรือสินค้าและเรือเดินสมุทรขนาดใหญ่แล่นผ่านระหว่างทะเลอันดามันกับอ่าวไทยได้โดยไม่ต้องเดินเรืออ้อมประเทศมาเลเซียและสิงคโปร์