核子彈的爆炸威力通常用「當量」來衡量，表示核子彈釋放的能量與多少噸TNT炸藥釋放的能量相當。
在廣島和長崎，美國投放的兩顆核子彈（「小男孩」和「胖子」）的當量分別是15千噸和21千噸TNT炸藥。這種級別的核子彈爆炸具有巨大的殺傷破壞力，包括高壓殺傷、高溫殺傷、特殊殺傷（如輻射傷害）以及長期危害，如放射性污染。此外，電磁脈衝也能對通訊和電子設備造成破壞。
現代核子彈的威力範圍從小型戰術核武器的0.1~1千噸TNT當量，到戰略核武器的超過百萬噸TNT當量不等。氫彈的威力更大，可以達到幾千萬噸級TNT當量，具有更廣泛的戰術和技術性能。