Keď sa dostatočné množstvo urán 235 alebo plutónium 239, sú súhrnne uvedené, dôjde k spontánnej, sebestačné reťazová reakcia. V reťazovej reakcii, štiepacie atómových jadier spôsobuje emisiu častíc nazývaných neutróny, ktoré, naopak, spôsobujú ďalšie jadrá rozdeliť. Neutrón je podatomová častice nesúce žiadny elektrický náboj, ktorá pokračuje k rozdeleniu jadra iných atómov, čo vedie k rýchlemu rozdelenie jadra, a tak sa vytvorí kombinovaný energie s názvom explózie štiepenie. Množstvo uránu alebo plutónia požadované, nazvaný kritického množstva, závisí od zloženia a tvaru materiálu. Generovanie reťazovú reakciu vyžaduje najmenej množstvo štiepneho materiálu známeho ako kritické množstvo. Všeobecne platí, že plutónium 239 má menší než kritické množstvo uránu 235. kritické množstvo pre gule o plutónia 239 je len asi 35 libier (16 kg). Atómová zbraň je odpálená veľmi rýchlo združuje viac než dosť štiepneho materiálu pre vytvorenie kritického množstva. Štiepnej reakcie prebiehajú cez materiál na neriadené rýchlosťou, čo vedie k uvoľňovaniu obrovského množstva energie vo veľmi krátkom časovom období-menej ako milióntiny sekundy. Podkritickom hmota je hmota príliš malý na zabezpečenie samonosné reťazovú reakciu.
Existujú najmenej dve základné metódy používané pri výrobe atómová bomba explodovať. V jednom spôsobe, ktorý sa používa v atómová bomba na Hirošimu, dve masy uránu 235 sú poháňané spoločne chemickú výbušnej nálože. (Obaja hmotnosti, musí byť uvedená spolu rýchlo, aby sa zabránilo materiál fúkania od seba, než väčšina uránu podstupuje štiepenie.) To sa nazýva metóda pištole typu, dva sub kritickej kusy uránu sa umiestni do zariadenia, podobne ako hlavni zbraň, kde z jedného kusu sa opiera na jednom konci hlavne a druhá je v určitej vzdialenosti od prvého, so silným konvenčným výbušný za ním. Oba konce valcového telesa sú utesnené. Pri spustení poistky zbrane, konvenčné výbušné poháňa druhý čiastkový kritické množstvo pri vysokej rýchlosti do prvej a výsledný kombinovaný hmota sa stane okamžite superkritická čo spôsobuje rýchle a sebestačného reťazovú reakciu a výbuch. V druhom spôsobe, ktorý sa používa v bomba na Nagasaki, množstvo vysoko výbušných poplatkov sa používajú na drvenie dutej gule plutónia do hustej gule. To sa nazýva metóda implózie, kde je podkritický hmota prevedená na nadkritického stlačením ho znížiť jeho objem. Kritickú hmota je v strede zbrane, a je obklopený konvenčnými výbušninami. Pri spustení p
