Nell'esplosione di un ordigno nucleare l'energia rilasciata è molto maggiore, equivalente ad alcune o a molte migliaia di tonnellete di tritolo. Dall'esplosione escono frammenti nucleari e particelle di grande energia (velocità), e radiazioni gamma (elettromagnetiche), che nello spazio vuoto si propagano indefinitamente, se non incontrano ostacoli; la frazione diretta verso il basso verrà frenata o assorbita dall'atmosfera terrestre. I frammenti radioattivi ricadranno lentamente sulla superficie della Terra, contaminandola (fallout radioattivo).
Le potenze nucleari hanno effettuato, soprattutto prima del 1963, alcune centinaia di esplosioni nucleari nello spazio per sperimentare le armi nucleari che venivano via via sviluppando. In conseguenza di ciò è aumentata la radioattività ambientale, sollevando preoccupazioni nelle popolazioni. Oggi per fortuna le conseguenze di questo fallout radioattivo sono trascurabili.
Anche armi nucleari con funzione antisatellite, montate su missili, sono state realizzate da Stati Uniti e Unione Sovietica, ma, a quanto so, non sono state sperimentate. Rispetto a quelle basate su esplosivi convenzionali, hanno il "vantaggio" di essere efficaci anche a grande distanza dall'obiettivo.