核爆炸可通過沖擊波、光輻射、早期核輻射、核電磁脈沖、放射性汙染等方式殺傷和毀滅人和物。前四種只在爆炸後幾十秒的短時間內起作用，後者可以持續幾十天甚至更長時間。沖擊波會破壞地面結構，傷害人和動物。光輻射主要是可見光和紅外光，能灼傷人的眼睛和皮膚，使物體燃燒，引起火災。核爆初期的裂變產物會發出穿透力很強的中子流和伽馬射線，可以穿透並摧毀人體和建築物。裂變產物、未燃燒的核燃料和被中子激活的元素都會從氣化狀態凝結成塵埃顆粒沈降到地面，造成地面和空氣的放射性汙染。釋放出的伽馬和β射線稱為核爆殘余輻射，也會對人體造成傷害。核爆炸發出的伽馬射線在空氣分子上產生康普頓散射，散射的不對稱電子流攪動電磁脈沖在大氣中傳播很遠，可以在大範圍內幹擾和威脅戰略武器系統的控制和運行以及全球無線電通信。核爆炸
核爆炸的殺傷和破壞程度與爆炸當量和爆炸高度有關。在百萬噸以上大當量的空中爆炸中，光輻射和沖擊波起著主要的殺傷破壞作用，尤其是光輻射的殺傷破壞範圍，還會引起城市大規模火災。對於1萬噸以下的小當量空中爆炸，早期核輻射的破壞範圍最大，其次是沖擊波和光輻射。壹般空中爆炸只能摧毀脆弱目標，地面爆炸可以摧毀堅固目標，如地下工事、導彈發射井等。觸地爆炸形成的彈坑可以摧毀兩倍於彈坑的地下工程，摧毀爆炸點附近地面的堅硬目標，但對脆弱目標的破壞範圍要小得多。地面爆炸會造成下風向大範圍的放射性汙染，無防護的居民會受到嚴重傷害。