핵폭탄의 한 가지. 수소탄, 또는 열핵 병기라고도 한다. 수소의 원자핵이 융합하여 헬륨의 원자핵을 만들 때 생기는 에너지를 살상, 파괴에 이용하는 폭탄을 통틀어 일컫는다.

우라늄 235 또는 플루토늄 239의 분열 반응에 따른 높은 온도와 높은 압력에서가 아니면 융합 반응은 일어나지 않는다.

1952년에 미국에서, 1953년에 소련에서 실험에 성공하였다. 수소 폭탄은 1억℃나 되는 굉장한 온도에서 질량이 작은 2개의 원자핵을 하나로 융합시킬 때에 생기는 방대한 에너지를 이용하는 폭탄으로서, 기폭제로 원자 폭탄이 쓰인다.

처음 시험으로 만든 것은 중수소(D₂O)의 열핵 융합을 이용한 것이었으나, 오늘날에는 중수소와 리튬의 화합물을 사용하는 리튬 수소 폭탄이 가장 일반적인 것이다.

수소 폭탄이 폭발할 때에는 많은 양의 중성자를 방출하여 공기 속이나 지표면의 물질을 방사능으로 오염시키며 폭발 위력은 원자 폭탄의 1,000배 이상이 된다.