氫彈（又稱熱核武器），屬於核武器的一種。主要利用氫的同位素（氘、氚）的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞。
比基尼環礁的核試
氫彈的設計細節是被嚴格保密的，然而其基本原理已被公眾廣泛得知。
就其原理來說，它並不是「純淨」的核聚變武器；確切的說，它應該叫「三相彈」，也稱作「氫鈾彈」。
目前的氫彈需要由原子彈來引發核聚變反應，單純使用核聚變反應的氫彈還是假想階段。
核彈的擠壓原理
要完成一顆氫彈的核聚變材料，主要有氘、氚、氘化鋰6。另外，氫彈常見原料也可以是鉛、鈾-238、鈽、鈹。
它的爆炸過程大致是：核裂變—核聚變—核裂變。它的核裝料中，最外部是鈾-238，裡面包裹著一個氫彈。它的特點是，藉助熱核反應產生的大量中子轟擊鈾-238，使鈾-238發生裂變反應。這種氫鈾彈的威力非常大，放射性塵埃特別多，所以是一種「骯髒」的氫彈，其具有了空前絕後的威力。
氫彈反應機制
氫彈之父
美國氫彈之父愛德華·泰勒：1951年泰勒在佔有了烏拉姆的一個創新構想，並將其開發成第一個可行的百萬噸級氫彈設計。烏拉姆及泰勒的貢獻就成了後來的泰勒-烏拉姆設計方案。
蘇聯氫彈之父安德烈·德米特裡耶維奇·薩哈羅夫：1955年，薩哈羅夫留在薩羅夫主導研發並設計製造出蘇聯首枚百萬噸級氫彈，並成功試爆有史以來破壞力最大核武器——沙皇炸彈。
中國氫彈之父于敏：1967年6月，經于敏率領的研製團隊下，氫彈研發成功並試爆。
在美國的發展
1950年1月，美國總統杜魯門決定研製氫彈。氫彈的研究工作由匈牙利籍猶太裔科學家愛德華·泰勒領導，利用原子彈促進爆炸時產生的高溫，使氘發生核聚變反應。1951年5月，氫彈原理試驗準備工作就序，試驗彈代號「喬治」，在太平洋上的恩尼威託克島試驗場進行。極其笨重（達62噸）的試驗裝置放在60餘米的鋼架上，裝置以液態氘作為核聚變原料，並有冷卻系統使氘處於極低溫。試驗證明爆炸威力大大超過原子彈。
愛德華·泰勒於1958年
1952年11月1日又一個氫彈試驗裝置「常春藤麥克」在太平洋的埃內韋塔克環礁上爆炸。該裝置高6米，直徑為1.8米，重達65噸，看上去像個大暖瓶，爆炸威力達1000萬噸TNT當量。相當於廣島型原子彈的500倍。「常春藤麥克」體積比一輛載重汽車還大，它必須裝有笨重的製冷系統，這樣的裝置飛機、飛彈都無法運載，沒有什麼實戰價值。
1953年8月，蘇聯宣布氫彈試驗成功，當量40萬噸。其方案是採用鋰的一種同位素鋰─6和氘的化合物──氘化鋰作核燃料。氘化鋰是固體，不需冷卻壓縮，製作成本低、體積小、重量輕、便於運載。這種氫彈稱為「乾式」氫彈，所以蘇聯是第一個成功把氫彈實用化的國家。1954年，美國的第一顆實用型氫彈在比基尼島試驗成功。
氫彈實驗，注意看左下角那些實驗軍艦
隨後英國於1957年5月15日擁有氫彈。中國於1966年12月28日成功地進行氫彈原理試驗，當量30萬噸，1967年6月17日由飛機空投的330萬噸當量的氫彈試驗獲得成功。法國於1968年8月也擁有氫彈。
泰勒-烏拉姆設計方案是當前世界上絕大部分核武器所使用的核武器設計概念。它以兩個主要的貢獻者命名：愛德華·泰勒和斯坦尼斯拉夫·烏拉姆。他們在1951年為美國提出了這個設計方案。
在接近三十年的時間裡，這個方案的基本特徵都作為國家機密秘而不宣。它的特徵包括：
將核彈的爆炸分成兩個階段，一個是用於引發次級核爆的初級核爆，另一個就是威力更大的次級核爆。
通過初級核彈中核裂變產生的X-射線對次級核彈進行壓縮，這個過程稱為對次級核彈的輻射內爆。
在內壓縮以後，通過次級核彈內部的裂變爆炸對次級核彈進行加熱。
氫彈實驗
由於這個設計方案使用氫同位素聚變反應來產生中子，它被認為是氫彈的秘密。然而，在絕大多數應用中，它的毀滅性的能量都是來自於鈾的核裂變，而不是氫的核聚變。最初，這個方案用於數百萬噸當量的熱核武器，但是由於它也非常適用於小型核武器，中、美、英、蘇俄基本上是使用此方案。