Une explosion atomique ou explosion nucléaire est le résultat de l'explosion d'une arme nucléaire. La première explosion nucléaire provoquée par l'homme est Trinity, qui a lieu aux États-Unis le près d'Alamogordo (Nouveau-Mexique).
Une explosion atomique ne distingue généralement pas l'explosion d'une bombe A (à fission) de celle d’une bombe H (à fusion). Ses caractéristiques sont :
Ces facteurs expliquent la puissance et les conséquences redoutables de l'explosion atomique.
L'énergie produite par une réaction en chaîne divergente a pour effet immédiat de vaporiser et disloquer l'engin, qui cesse alors d'être dans un état critique, à la fois parce que la température s'élève et parce que la matière se disperse. La réaction en chaîne peut donc cesser dès que l'énergie libérée est capable de disloquer l'engin dans cette explosion, ce qui ne représente a priori que l'équivalent de quelques kilogrammes d'explosif.
De ce fait, il n'est pas possible de réaliser accidentellement une « explosion atomique » proprement dite, à partir d'un simple accident de criticité, ou à la suite d'un accident nucléaire.
Pour atteindre des dégagements d'énergie d'intérêt militaire, il faut une conception spécifique et soignée de l'engin pour que la criticité soit au départ très importante, et soit maintenue suffisamment longtemps jusqu'à la dislocation : c'est l'objet de la conception délicate d'une bombe A, et de la conception encore plus délicate d'une bombe H.