第一代核武器——用鈾或钚制造的原子彈。制造技術(shù)已廣為人知，無需進(jìn)行核試驗(yàn)就可研制成功，這種武器的擴(kuò)散已成為當(dāng)今世界的主要威脅。
第二代核武器———熱核武器，即氫彈。研制氫彈需要進(jìn)行廣泛的核試驗(yàn)，經(jīng)過50年發(fā)展，制造技術(shù)已經(jīng)成熟，不大可能再取得突破性進(jìn)展。
第三代核武器———指效應(yīng)經(jīng)過“剪裁”或增強(qiáng)的核彈。研制這類核武器需要進(jìn)行核試驗(yàn)，受到全面禁止核試驗(yàn)條約的限制。
第四代核武器———以原子武器的原理為基礎(chǔ)，所用的關(guān)鍵研究設(shè)施是慣性約束聚變裝置，其發(fā)展不受全面禁止核試驗(yàn)條約的限制。在軍事上，由于第四代核武器不產(chǎn)生剩余核輻射，可作為“常規(guī)武器”使用。這種核武器包括：干凈的聚變彈、反物質(zhì)彈、粒子束武器、激光引爆的炸彈、原子核的同質(zhì)異能素武器等。
美、法、俄等國(guó)目前正在研究的三種第四代核武器為：
金屬氫武器金屬氫在一定壓力下可轉(zhuǎn)化為固體結(jié)晶體，在室溫下無需密封就可保持很長(zhǎng)時(shí)間，其爆炸威力相當(dāng)于相同質(zhì)量TNT炸藥的25—35倍，已被列為美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施科學(xué)計(jì)劃的研究項(xiàng)目。
核同質(zhì)異能素武器核同質(zhì)異能素的能量量級(jí)約為2GJ/g，比高能炸藥大100萬倍，核同質(zhì)異能素的核裂反應(yīng)能量更大，高達(dá)80GJ/g。目前國(guó)外一些研究所正在系統(tǒng)研究核同質(zhì)異能素的性質(zhì)和釋放能量的方法，美國(guó)和法國(guó)的有關(guān)研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行研究，通過重離子碰撞或慣性約束聚變中微爆炸產(chǎn)生的中子脈沖進(jìn)行核合成，可得到核同質(zhì)異能素。像金屬氫一樣，核同質(zhì)異能素武器身兼兩任，可在常規(guī)武器和核武器領(lǐng)域雙棲，既能當(dāng)“常規(guī)武器”，也可作為“干凈”氫彈的扳機(jī)。
反物質(zhì)武器反物質(zhì)的研究始于20世紀(jì)40年代后期，但進(jìn)展緩慢。1986年，人類首次捕獲到反質(zhì)子，2002年較大批量地制造出了反氫原子。反物質(zhì)與正物質(zhì)相遇時(shí)，會(huì)在瞬間湮滅，釋放出巨大能量，足以壓縮钚或鈾丸產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。只需幾微克反物質(zhì)，就可用作熱核爆炸的扳機(jī)，或者激發(fā)出極強(qiáng)的X射線或Y射線。反物質(zhì)在軍事上有多種潛在用途，是目前正在研制的第四代核武器中最重要的一種，美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室、歐洲核子中心以及俄羅斯的高能物理研究所，都在進(jìn)行反物質(zhì)的生產(chǎn)和研究。