原子彈與氫彈的威力對比是沒有一個絕對數值的！原子彈是由核材料鏈式裂變反應釋放能量的，而氫彈則是由核材料的熱核聚變釋放能量的，單純的從能量角度分析，一千克核裂變材料完全裂變所釋放出的能量約為2700噸標準煤，而1千克輕核材料聚變釋放的能量約為2萬噸標準煤，也就是說同等重量下，核聚變釋放能量約為核裂變的8倍左右！所以理論上分析，同樣質量的氫彈威力約為原子彈的8倍！
但是從實際出發，原子彈的威力實際上比氫彈差的何止是八倍！人類歷史上製造過的威力最大的原子彈為1952年美國在常春藤行動中製造的一枚名叫「KING」的原子彈，其TNT當量約為50萬噸。而地球上爆炸過的威力最大的氫彈為1961年前蘇聯在新地島試驗的「沙皇炸彈」，其當量為5000萬噸，僅僅對比威力，兩者相差了整整100倍！
既然氫彈可以威力可以達到如此誇張的程度，那麼原子彈就不能爭口氣，在50萬噸TNT當量的基礎上繼續加料嗎？還真不能！原子彈不管是使用鈾235亦或是鈽239為原材料，其主要原理都是使用常規炸藥將這些材料擠壓至超臨界質量，使其散發中子數達到超高濃度值，從而在短時間內發生滾雪球一般的鏈式裂變反應。這種反應對於原子彈的製造而言是好事，因為原理其實簡單，製造起來也相對容易，所以像一些技術上其實並不牛逼的國家，例如半島某國、印度、巴基斯坦甚至於伊朗，只要搞定了核材料，製造出原子彈都不是難事，然而核裂變的原理對原子彈的威力提高卻是很大的阻礙。
為了保證核彈頭的小型化和足夠的中子擴散濃度，武器級的鈾235或者鈽239要求是90%以上的豐度。但是豐度越高，相對來說，臨界質量也就越小，所以對於核裂變材料來說，集中在一起的質量是有上限的，一旦超過這一質量，核材料就會達到臨界質量而發生自行裂變！既然核裝藥的質量有限，那麼就不能通過無限疊加核裝藥來提高原子彈的威力，因此50萬噸TNT當量幾乎就成了原子彈一個無法逾越的天塹！
（蘇聯第一顆原子彈，這種形狀一般都為內爆式原子彈，核材料從四周向中心擠壓）
而對於核聚變而言，主要是利用質量較小的氫的氘、氚等輕原子核在高壓高溫環境（這種環境一般用原子彈爆炸產生，所以原子彈其實是點燃氫彈的火）下撞擊結合成較重原子核（例如氦）所釋放出巨大能量，這種反應幾乎不存在所謂的臨界質量（除非你能把氫彈製造得像恆星一樣大），因此氫彈的裝藥（主要為氚化鋰6）是可以無限疊加的，只要核裝藥越多，核聚變產生的能量也就越大，氫彈的威力也就越大！
但即使是氫彈幾乎可以做成無限大，但是隨著核裝藥的增加，其他附帶設備和零件也相應增加，體積和質量也會隨之增大，最後很可能失去實戰性能。例如前蘇聯的沙皇炸彈，長度8米，直徑2米，總重量達到27噸，當時蘇聯乃至於全世界最大的圖95轟炸機都是拆除了燃油槽與機腹炸彈艙門才將這枚變態炸彈勉強裝下的，而在爆炸發生後，圖95差點都沒飛出沙皇炸彈的破壞半徑，險些就回不來了。
認識到核彈體積和威力太大根本沒有任何意義，現代洲際飛彈上使用的大部分都是小型化的分導式核彈頭，不僅增加了飛彈運載核彈頭的數量，提高了突防能力，而且可以同時打擊多個目標，何樂而不為？例如美國最先進的潛射型三叉戟2飛彈，主要攜帶的是10個W87型熱核彈頭（氫彈），單個重量約為250千克，威力約30萬噸TNT！與當初美國投擲在日本的廣島原子彈相比（當量約2萬噸，重量4噸），重量只有後者的1/16，威力卻達到了後者的15倍！這就是原子彈與氫彈最真實的威力差距！
（美國W87核彈頭維護，可見其體積真的很小！）