Bom nguyên tử (bom A) sử dụng nguyên tắc phân hạch để sản sinh ra năng lượng. Phản ứng phân hạch xảy ra khi ta bắn các hạt neutron vào hạt nhân nguyên tử, quá trình này giải phóng năng lượng rất lớn và phóng xạ.
Sau rất nhiều cuộc thí nghiệm thì các nhà khoa học đã phát hiện ra Uranium-235 và Plutonium là những nguyên tố phù hợp nhất để thực hiện phản ứng phân hạch. Bom nguyên tử lấy năng lượng từ chuỗi các phản ứng phân hạch dây chuyền, càng nhiều phản ứng xảy ra, sức công phá càng lớn.
2 quả bom mà Mỹ thả xuống thành phố Hiroshima và Nagasaki năm 1945 là bom phân hạch hay còn được gọi là bom nguyên tử.
Little Boy là quả bom đầu tiên được thả xuống thành phố Hiroshima, sử dụng nguyên lý gun-triggered (kích nổ theo nguyên lý hoạt động của súng) với nguyên liệu là Uranium-235. Khi cần kích nổ, bộ phận khai hỏa sẽ đẩy các vòng Uranium va chạm với nhau hình thành chuỗi phản ứng phân hạch dây chuyền, tích tụ một lượng cực lớn năng lượng sau đó phát nổ.
Quả bom thứ 2 thả xuống Nhật Bản có tên gọi là Fat Man, sử dụng thuốc nổ để nén khối nguyên liệu plutonium, kích hoạt phản ứng phân hạch dây chuyền gây nên một vụ nổ kinh hoàng.