氢弹是人类发明的威力最大的武器。武器或者爆炸物的威力可以用爆炸当量来计算。所谓爆炸当量，是指炸药爆炸造成的威力相当于多少质量单位的蓝色炸药TNT爆炸时的威力。
20世纪20年代，科学家发现，两个较轻的原子核在一定条件下可以相互聚合，生成一个新的且质量较重的原子核，同时放出巨大的能量。这就是“轻核聚变反应”。30年代，科学家先后发现了氢的两种同位素，即含有1个质子、1个中子的氚，以及含有1个质子、2个中子的氚。这两种氢原子核间的静电斥力最小，较容易发生聚变反应形成氦核，反应释放出很大的聚变能，氚和氚也被称为聚变核燃料。
不过，要实现这种核聚变反应，需要在极高的压力和温度条件下，用足够的动能去克服氚核与氚核间的巨大静电斥力。根据理论计算，要克服这种静电斥力需要1亿℃的高温，才能产生持续的聚变。因此，聚变反应也称热核聚变反应或热核反应。
自从1945年美国成功试爆了第一颗原子弹之后，有人便设想利用一个小型原子弹作为引爆装置，原子弹爆炸时产生的瞬间高温能够引发氚与氚的热核聚变反应，因聚变装料无临界质量限制，可以在瞬间释放出比原子弹威力更强的杀伤破坏力，约为相同质量的铀235核裂变时所释放能量的7倍，这种巨大的毁灭性武器就叫做氢弹。原子弹的威力通常为几百至几万吨爆炸当量，氢弹的威力则可以大至几千万吨爆炸当量。
1949年9月，前苏联原子弹爆炸实验取得成功，使美国大为震惊。为保持战略威慑力，美国决定研制氢弹。
自然界中氚的储量丰富，每升水中含0.03g氚。氚的氧化合物称为重水，一般通过电解重水的方法获得氚。后来，美国科学家又发明了精馏法和化学交换法，能够大量提取氚。氚在自然界中数量很少，主要来自宇宙射线，但氚可以由锂化合物在反应堆中制造。
1951年5月，美国在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行了首次氢弹爆炸试验，聚变核燃料为液氚。连同液氚冷却系统的氢弹实验装置总重65吨，爆炸威力达1000万吨爆炸当量，相当于投放到广岛的原子弹的500倍。
由于以液氚制成的氢弹过于笨重，后来采用氚化锂6（锂6是金属锂的一种同位素）作为氢弹的聚变核燃料。发生聚变反应时，锂6吸收中子时会产生氚，氚与氚反应又产生中子，即进行氚—中子循环反应。氚化锂6是固体，不需冷却压缩，制作成本低，体积小，重量轻，便于运载。1kg氚化锂6可以释放出4.5万吨左右的当量爆炸能量。
1953年8月，前苏联宣布氢弹试验成功。随后，英国也拥有了氢弹。中国是第4个掌握氢弹设计技术的国家，于1966年12月28日成功地进行了氢弹原理试验；1967年9月17日，中国第一颗氢弹试验获得成功。