人類歷史上唯一一次在戰爭中使用核武器應該就是二戰中美國向日本投放的原子彈。二戰末期，日本敗局已定，但日本不願認清這一局面，堅信自己可以取得勝利，向盟軍展開了猛烈進攻，造成多名盟軍不同程度的傷亡。美國、英國等國向日本發出《波茨坦公告》後，遭到日本拒絕，美國便下定決心，向日本投放原子彈。
1945年8月6日，美國向日本廣島投放了一顆原子彈，爆炸瞬間造成十萬民眾傷亡，廣島市內一片廢墟，不過日本仍舊沒有投降的意思，為了掩蓋此次爆炸，日本編造有一顆小行星降落到廣島市內，希望日本民眾不要對日本政府失去信心。
在第一顆原子彈爆炸後，日本絲毫沒有投降的意願，美國決定再次向日本投放原子彈。9日，美國再次向日本長崎投放另一顆原子彈，造成了七萬民眾傷亡，在兩次原子彈的打擊下，日本宣告無條件投降，日本也成為戰爭史上唯一一個遭受原子彈轟炸的國家。
戰後，這種威力巨大的武器立刻引起了世界各國的注意，開始爭相研製。當時世界上掌握核武器研製技術的只有美國，不過與美國同為世界大國的蘇聯，戰後不到四年的時間裡，打破了美國的這一技術壟斷，成功研製出原子彈。
之後英國、法國、中國相繼研製出，核武器成為軍事大國的標誌。冷戰期間，美國與蘇聯在軍事上進行了長期的較量，其中就包括核武器，兩國都儲備了大量的核彈頭，誰都不敢輕易發動戰爭。蘇聯解體後，龐大的核武器庫由俄羅斯繼承，至今俄羅斯擁有的核武器庫還是世界最大的。
隨著科技的進步，人們逐漸將核武器運用到飛彈上，研製出多種帶有核彈頭的洲際飛彈。據俄羅斯媒體報導，俄羅斯現役核彈頭的數量達到3000多枚，有5000多枚核彈頭處於封存狀態，一旦戰爭爆發，俄羅斯可以在一分鐘內射出2500枚核彈頭。
美國現役的核彈頭達到2600枚左右，一旦戰爭爆發，一分鐘可以射出1740枚核彈頭。我國核彈頭的數量一直未有具體的數字，但在15年的時候，國際上猜測我國大約有260枚核彈頭，再加上近幾年的發展，我國核彈頭的數量應該在400-500枚之間，一旦爆發核戰爭，我國會在第一時間將這些核彈頭全部射出。雖然目前來看核彈頭的數量與美國、俄羅斯有著較大的差距，但相信我國在日後的發展會呈現後來者居上的姿態，一路追趕。