Không giống bom nguyên tử (A-bomb) phát nổ nhờ phản ứng phân hạch, bom hydro (H-bomb) hoạt động theo nguyên tắc tổng hợp hạt nhân, xảy ra khi hai đồng vị hydro kết hợp với nhau.
Quá trình phát nổ của bom hydro gồm hai giai đoạn. Năng lượng được giải phóng đến từ một chuỗi phản ứng nhiệt hạch, tạo ra nhiệt độ đủ cao để bắt đầu phản ứng tổng hợp. Toàn bộ giai đoạn này chỉ kéo dài trong một phần giây.
Bom hydro, còn được gọi là bom nhiệt hạch, tạo ra luồng nhiệt khi phát nổ tương đương với nhiệt độ trong lõi Mặt Trời và sức công phá được cho là mạnh hơn hai quả bom nguyên tử đã được quân đội Mỹ thả xuống Hiroshima và Nagasaki năm 1945.
Sức công phá của một quả bom nguyên tử được tính bằng kiloton, tức hàng ngàn tấn thuốc nổ TNT. Trong khi đó, sức công phá của bom hydro được tính bằng megaton, tức là hàng triệu tấn thuốc nổ TNT.
Đến thời điểm này, chưa một quả bom hydro nào được sử dụng trong một cuộc giao tranh.
Năm 1952, Mỹ trở thành quốc gia đầu tiên thử nghiệm một quả bom hydro trên quần đảo Marshall thuộc Thái Bình Dương. Một năm sau đó, Liên bang Xô Viết cũng tiến hành thử nghiệm tương tự.
Năm 1961, Liên Xô cũng có cuộc thử nghiệm bom lớn nhất tính đến nay, khi một thiết bị có tên Tsar Bomba phát nổ tại khu vực Bắc Cực.
Anh, Trung Quốc và Pháp cũng đã từng thử nghiệm bom hydro.
