vignette|droite|350px|Diagramme logarithmique comparant le rendement (en kilotonnes) et la masse (en kilogrammes) de toutes les armes nucléaires développés par les États-Unis.

La puissance explosive de l'arme nucléaire est la quantité d'énergie libérée lorsqu'une arme nucléaire explose, exprimée habituellement en masse équivalente de trinitrotoluène (TNT), soit en kilotonnes (milliers de tonnes de TNT) ou mégatonnes (millions de tonnes de TNT), ou parfois en térajoules (un kilotonne de TNT vaut ). Comme la quantité précise de l'énergie libérée par la TNT est et a été sujet à des incertitudes de mesure, surtout à l'aube de l'ère nucléaire, la convention couramment admise est qu'un kilotonne de TNT équivaut à . L'énergie libérée par une bombe ne suffit pas à elle seule à préciser les dégâts potentiels que cette bombe peut occasionner à court et long terme. Ces dégâts sont de nature mécanique par effet de souffle lié à l'onde de choc, par propulsion et retombée de matériaux, poussières et blocs de toutes dimensions, effet thermique de la boule de feu dont la température initiale est de plusieurs milliers de degrés, effets radioactifs par diverses radiations immédiates et jusqu'à très long terme en particulier par ingestion de poussières, effet électromagnétique par impulsion de type foudre pouvant détruire les circuits électroniques. Pour chaque bombe d'une énergie donnée, ces effets sont d'intensité variable selon le choix de l'altitude à laquelle la bombe explose.

Le ratio puissance/poids est la quantité d'énergie divisée par la masse de l'arme. Le ratio puissance/poids théorique maximum des armes de fusion (armes thermonucléaires) est de de TNT par tonne de bombe (). Des ratios de par tonne et plus ont été atteints pour de grosses armes construites pour être utilisés comme une tête nucléaire unique au début des années 1960The B-41 Bomb. Depuis, les ogives plus petites, nécessaire pour augmenter les dégâts produits (dommages produits/masse totale des bombes) via des systèmes de lancement multitêtes, a entraîné une baisse du rendement puissance/poids des ogives modernes.

Exemples Dans l'ordre croissant des puissances (la plupart des puissances sont approximatives) :

BombeÉnergieNoteskt TNTTJDavy Crockett0.01-0.020.042Arme nucléaire tactique à puissance variable, d'une masse de seulement, la plus légère jamais déployée par les États-Unis (même tête que celle de la SADM et du GAR-11 Nuclear Falcon missile). lâchée sur Hiroshima12-1550–63Bombe A à insertion à l'uranium 235 (la première des deux armes nucléaires utilisées durant une guerre). bombe non guidée lâchée sur Nagasaki20–2284–92Bombe A à implosion utilisant du plutonium 239 (seconde des deux armes nucléaires utilisées durant une guerre).Ogive thermonucléaire W76 100420Douze de ces ogives peuvent être installées dans le missile Trident II (voir Mirvage) ; les traités de désarmement ont limité leur nombre à huit.Bombe nucléaire B61variableMod 7 — jusqu'à Mod 10 — quatre niveaux de puissance

Mod 11 — puissance non révéléeOgive W87300Dix de ces ogives peuvent être installées dans le missile LGM-118 Peacekeeper (voir Mirvage).Ogive W88475Douze de ces ogives peuvent être installées dans le missile Trident II ; les traités de désarmement ont limité leur nombre à huit.Bombe Ivy King500La plus puissante des bombes A. Bombe à implosion contenant d'uranium 235.Bombe B83variableJusqu'à ; arme américaine la plus puissante en service actif en 2017.Ogive B53Seconde ogive américaine la plus puissante après la B41. Elle n'est plus en service en 2010, mais 50 sont conservées dans le stock d'armes nucléaires des États-Unis ; tout comme l'ogive W53 qui a été utilisée dans les missiles Titan II et qui ont été déclassées en 1987.Bombe Castle BravoTest américain le plus puissant jamais effectué.EC17/Mk-17, EC24/Mk-24, et la bombe B41(Mk-41)variablePlus puissant essai jamais mené par les États-Unis : () ; la Mk-17 a été aussi la plus grosse et la plus lourde des bombes (environ ), la Mk-41 avait une masse de (bombe non guidée transportée par le bombardier B-36 ; retirée du service actif en 1957).Puissance totale dégagé par la série de test lors de l'opération CastleLa série de tests la plus puissante conduite par les États-Unis.Bombe Tsar BombaArme nucléaire soviétique la plus puissante ayant jamais explosé. Puissance : . Dans sa configuration complète (i.e. avec un tampon en uranium appauvri au lieu d'un en plomb), elle aurait atteint une puissance de .Tous essais nucléaires cumulésÉnergie totale relâchée lors de tous les essais nucléaires.

vignette|droite|250px|Comparaison des rayons de la boule de feu de quelques armes nucléaires. Les effets de souffle s'étendent bien au-delà de la boule de feu.

À titre de comparaison, la puissance de l'explosion de la Massive Ordnance Air Blast Bomb est de , et celle de l'attentat d'Oklahoma City, en utilisant une bombe à base d'engrais dans un camion, a été de . La dislocation du météore de Tcheliabinsk, en 2013, a dégagé une puissance de , et la plus puissante explosion non-nucléaire accidentelle a été celle de la deuxième fusée lunaire soviétique N-1, qui a atteint une puissance de . La plupart des explosions artificielles non nucléaires sont considérablement plus faibles que celle de ce qui est considéré comme de très petites armes nucléaires.

Limites de puissance Le ratio puissance/masse est la puissance développée par l'arme par rapport à la masse de l'arme. Le ratio maximum théorique des bombes H (de fusion) est de de TNT par tonne (). La limite pratique réalisable est un peu plus faible, et tend à être plus faible pour les plus petites armes, comme celle qui se trouvent majoritairement dans les arsenaux à l'heure actuelle, car conçues pour le mirvage, ou l'emport des missiles de croisière.

La puissance théorique de la bombe B41 de lui donnerait un rapport de puissance/masse de de TNT par tonne. Bien que cela nécessiterait une efficacité bien plus grande que toutes autres armes des États-Unis (au minimum 40 % d'efficacité lors de la fusion du deutérure de lithium), ce qui est apparemment réalisable. En 1963, des déclarations déclassifié du DoE indiquait que les États-Unis avaient la capacité technologique de déployer une ogive de sur le Titan II, ou d'emporter une bombe non guidée de 50- par des B-52. Aucune arme n'a été mise en œuvre, mais il aurait fallu avoir des ratios de puissance/masse supérieur à celui de la B41. Concernant les petites armes américaines actuelles, le ratio atteint 600 à de TNT par tonne. Alors que pour les très petits dispositifs tactiques, telles que le Davy Crockett il n'était que de 0,4 à de TNT par tonne. À titre de comparaison historique, pour Little Boy le ratio n'était que de 4 kilotonnes de TNT par tonne, et pour la plus grande bombe ayant jamais explosé la Tsar Bomba, le ratio a été de de TNT par tonne (dont la puissance a été volontairement réduite d'un facteur deux, il y a donc peu de doute que cette bombe ait été capable d'atteindre par tonne). La plus puissante bombe à fission pure jamais construite a eu une puissance de 500 kilotonnes, ce qui est probablement de l'ordre de la limite supérieure de ce type d'arme. La fusion pourrait probablement augmenter l'efficacité d'une telle arme de manière significative, mais les armes à fission ont une limite supérieure en raison des grandes masses critiques. Cependant il n'y a pas de limite de puissance connue pour une bombe à fusion. Étant donné que le ratio maximum théorique est d'environ de TNT par tonne, et que le ratio maximum atteint était apparemment de de TNT par tonne, il existe une limite pratique sur la puissance des armes air-sol. Les armes de dernière génération n'ont plus la très lourde enveloppe que l'on croyait nécessaire pour que les réactions nucléaires se produisent de manière efficace - ce qui a considérablement accru le ratio puissance/masse. Par exemple, la bombe Mk-36 telle que construite avait un ratio de de TNT par tonne. Si l'enveloppe de la Mk-36 qui pesait avait été réduite des deux tiers, le ratio puissance/masse aurait été de de TNT par tonne, soit ce qui est atteint une génération d'armes plus tard, comme pour la beaucoup plus légère bombe B53 (de ). Les limites de taille dues à l'emport peuvent servir pour déterminer les limites des armes de très forte puissance. Si la pleine charge de de l'Antonov An-225 pouvait être utilisée, une bombe pourrait être emportée. De même, la limite maximale d'une arme montée sur un missile déterminé par la capacité d'emport de celui-ci. Le gros missile balistique intercontinental russe SS-18 a une capacité d'emport de , de sorte qu'il pourrait emporter une bombe ayant une puissance maximum théorique de TNT. De même, une fusée Saturn V peut emporter plus de , soit une puissance d'environ .

Les grosses ogives font rarement partie des arsenaux d'aujourd'hui. Les plus petites ogives MIRV sont beaucoup plus destructrices pour une puissance totale donnée ou à capacité d'emport donnée.

Puissance de quelques explosions La liste suivante recense les explosions nucléaires qui ont marqué l'ère nucléaire. En plus, des bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki, le premier essai nucléaire d'un type d'arme donné pour un pays est inclus, ainsi que les essais qui ont été notables (comme le plus grand essai jamais effectué). Tous les puissances sont données en kilotonnes de TNT. Les tests putatifs (comme l'incident Vela) n'ont pas été inclus.