Первая атомная бомба была создана в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, во время Второй мировой войны в рамках программы под названием «Манхэттенский проект». Лос-Аламос был утвержден в качестве места для главной научной лаборатории по созданию атомной бомбы 25 ноября 1942 года бригадным генералом Лесли Р. Гровсом и физиком Дж. Робертом Оппенгеймером и получил кодовое название Проект Y. Одна бомба с использованием плутония была успешно испытана 16 июля 1945 года на полигоне в 193 км (120 миль) к югу от Альбукерке, штат Нью-Мексико.
В первой атомной бомбе, примененной в военных действиях, использовался уран. Она была сброшена Соединенными Штатами на Хиросиму, Япония, 6 августа 1945 года. (См. вставку: Решение о применении атомной бомбы). Взрыв, силой более 15 000 тонн тротила, мгновенно и полностью разрушил 11,4 кв. км (4,4 кв. мили) в центре города с населением 343 000 человек. Около 70 000 из них погибли сразу, а к концу года число жертв превысило 100 000 человек. Более 67 процентов городских строений были разрушены или повреждены. Следующая взорванная атомная бомба была плутониевой; она была сброшена на Нагасаки 9 августа 1945 года, произведя взрыв, равный 21 000 тонн тротила. Рельеф местности и меньшие размеры Нагасаки позволили уменьшить число жертв и разрушений, однако 39 000 человек погибли и 25 000 получили ранения; около 40 % городских построек были разрушены или серьезно повреждены. На следующий день японцы начали переговоры о капитуляции.
После войны Соединенные Штаты провели испытательные взрывы атомных бомб на Тихоокеанском полигоне на Маршалловых островах (особенно на атоллах Бикини и Эниветок) и в Неваде. В последующие годы Советский Союз (1949), Великобритания (1952), Франция (1960), Китай (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и Северная Корея (2006) провели испытания делящегося оружия. Высокая температура и давление, возникающие при взрыве деления, также используются для инициирования термоядерного синтеза и, соответственно, взрыва термоядерной бомбы. См. также ядерное оружие.