二战时期，美国发明了核武器，从此人类开始了核武器竞赛。1945年美国投放到广岛和长崎的两颗核武器还是最基础的原子弹，人类第一颗实战原子弹“小男孩”重4吨，装了60公斤的铀235，但仅有不超过1公斤的铀元素参与了核裂变反应，而其中又只有0.6克的核物质真正地转化成能量，即便如此，爆炸威力也相当于1.3万吨TNT炸药的威力。而第二颗原子弹胖子重达4.5吨，释放了2万吨TNT炸药威力，这在当时来说是一种毁天灭地的新武器，但放到现在来看，这两枚核武器的能量密度并不高。随后人类又发明了氢弹，通过核聚变释放能量，原子弹大多为数万吨级TNT当量，而氢弹的当量动辄数十万吨，最高的可以达到几千万吨TNT炸弹当量，相当于数千颗原子弹的威力。
虽然美国是世界上第一个发明氢弹的国家，但随后的苏联却后发制人，在核武器能量密度的研发上已经超过了美国。在美苏两国的核武器竞赛中，苏联制造了被后世称为“沙皇炸弹”的世界爆炸当量最大的氢弹，这枚氢弹的当量达到1.75亿吨TNT炸药当量。沙皇炸弹一共被制造了2枚，其中一枚在1961年于新地岛试爆。该氢弹的总重量仅有27吨，总长度8米，直径2米，而且试验中削弱了一半的能量，也就是说“沙皇炸弹”的唯一一次试爆，只释放了它本来可以释放的能量的不足一半。
即便如此，该氢弹也达到了5000万吨级当量，虽然该氢弹在重量上是“小男孩”原子弹的7倍左右，但威力是小男孩的3800倍，是“胖子”原子弹的2300倍。如果沙皇炸弹展现了全部的爆炸当量，这对整个地球都将产生重大影响，因为如此剧烈的爆炸会将核尘埃遍布世界各个角落，对整个地球带来损害。即便如此，在新地岛的试爆还是让数百公里外的芬兰人感受到了其爆炸的强烈，有芬兰人家窗户都被震碎，而且美国地震局侦测到了一次5级的地震，可见这枚导弹的威力之大。
不过过了这么多年，世界上最强大的核弹已经不是苏联研发的“沙皇炸弹”了，由于核武器属于威力巨大的战略性武器，为了避免发生危险误爆，氢弹的保存期很短，一旦过了安全期就要拆解，要想一直保存氢弹，就需要不断拆掉旧的，制造新的，因此在保有核武器这一事情上，需要耗费大量的人力财力。而且沙皇炸弹如此大当量的氢弹实用性并不强，主要意义在于宣传，所以早已过期的沙皇炸弹已经被俄罗斯主动销毁，以更多小当量原子弹取代。
而世界上为数不多还保有氢弹的国家就是中国，中国的氢弹研发全部依靠自身努力，“氢弹之父”于敏作为项目带头人，研发出了于敏构型的氢弹，这个构型的氢弹和世界其他国家氢弹不同，更方便保存，保质期很长不需要频繁更换，因此中国装备了为数不少的氢弹，这也是中国核武器库中威力最大的核武器，因此虽然中国的核弹头数量只有美俄的零头，但仍然稳居世界第三核大国地位的原因。