自从火炮出现以后，显著增加炮弹的威力就成了人们不断追求的目标。20世纪40年代原子武器的诞生，为人们实现这一目标奠定了基础。1953年，美国首次成功地发射了第一枚威力巨大的核炮弹。
美国自成功地爆炸了第一批原子弹后就着手于战术核弹的研制工作。1951年，美国试验了千吨级和百吨级核弹装置。1953年，美军首次在内华达州的沼泽地试验场上，用一门口径为280毫米、名叫“原子安妮”的榴弹炮发射了世界上第一枚核炮弹。这枚炮弹的威力超过了当时的一个普通炮兵营一次齐射火力威力的总和，其爆炸当量为15000吨梯恩梯。
同年10月，美军开始将这种核炮弹部署于欧洲地区。
到目前为止，现役的大型远射程火炮大多能发射核炮弹，一枚核弹的爆炸当量一般为100～15000吨。核炮弹的应用，大大缩短了现代作战中火力准备的时间，成百上千倍地提高了火力突击的威力。