核武器要想真正可用于实战，小型化非常重要。也就是在保持威力不变的情况下，让核武器变得小而轻。只有核武器尺寸和重量变小，才能作为更多武器的战斗部，或者用更多的平台投射，更好地适应灵活机动、快速反应的战场环境。例如对于弹道导弹来说，核武器小型化之后，用同样大小的弹体携带可以打得更远，或者实现多弹头分导。
再例如对飞机来说，核武器小型化之后，就可以在飞机上搭载更多的数量，一次攻击的效能得到飞跃性的提升。二战末期的B-29战略轰炸机只能投射1枚威力约 1.5万吨TNT当量的“小男孩”原子弹，现在的B-2A战略轰炸机则可携带20枚B-83氢弹，总威力达2000～4000万吨TNT当量。虽然B-2A的载弹能力比B-29高出不少，但是核武器小型化的功劳更大。
氢弹作为人类发明的威力最大的核武器，在小型化方面的难度远远大于原子弹。当前，世界上的氢弹都是两级设计，也通过初级的核裂变引发次级的核聚变反应，释放出巨大的能量。通俗地讲，氢弹需要靠原子弹引爆。因此，氢弹的小型化，首先是原子弹的小型化。而解决引爆用的原子弹小型化的关键技术是“聚变助爆裂变”设计，也就是在作为“初级”装置的原子弹的裂变材料里加入聚变材料来进行助爆，以提高裂变材料的利用率、能量的释放率、高能中子的利用率和释放率，提高炸药能量密度。
“聚变助爆裂变”设计使内爆型原子弹使用的高能炸药从最初的几百公斤下降到几十千克，使用的裂变装料也减少许多，既降低了重量也减小了体积。氢弹“次级”装置的小型化，主要是解决比威力与重量尺寸的权衡问题。“次级”装置是氢弹重要的释放能量部分，也是由由裂变和聚变材料组合而成，但以聚变材料为主。“次级”装置的小型化，必须根据弹头的尺寸、重量要求加以权衡，尽量满足提高比威力的要求。
氢弹发明至今，只有两种构型，即美国的T-U构型和中国的于敏构型，而苏/俄、英、法则均被怀疑不是依靠自己的力量完成氢弹设计的。迄今为止，这五个国家的氢弹技术都是绝密，没有任何一家公开过氢弹的真正设计原理。所以，世界上有心、有胆研制核武器的，基本都止步于原子弹阶段。虽然也有五个核大国之外的国家宣称自己掌握了氢弹，甚至试验了氢弹，但爆炸当量至多是增强型原子弹的水平。所以，氢弹不是拿嘴说说就能搞出来的，至于其小型化就更是难上加难。
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