Vũ khí nhiệt hạch là một loại vũ khí hạt nhân sử dụng năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân chính để nén và kích động một phản ứng tổng hợp hạt nhân thứ cấp. Kết quả là loại bom này tăng đáng kể sức nổ, đạt mức gấp hàng chục, thậm chí hàng trăm lần khi so sánh với các loại vũ khí phân hạch một tầng (bom nguyên tử thông thường). Vũ khí nhiệt hạch có tên gọi thông thường là bom khinh khí hay bom H bởi vì nó sử dụng phản ứng nhiệt hạch hydro. Các giai đoạn phân hạch trong vũ khí như vậy là cần thiết để gây ra các phản ứng tổng hợp xảy ra trong vũ khí nhiệt hạch.
