从原理上讲,最简单的原子弹采用的是所谓枪式结构.两块均小于临界质量的铀块,相隔一定的距离,不会引起爆炸,当它们合在一起时,就大于临界质量,立刻发生爆炸.但是若将它们慢慢地合在一起,那么链式反应刚开始不久,所产生的能量就足以将它们本身吹散,而使链式反应停息,原子弹的爆炸威力和核装药的利用率就很小,这与反应堆超临界事故爆炸时的情况有些相似.因此关键问题是要使它们能够极迅速地合在一起.
  这可以象旁图所示的那样,将一部分铀放在一端,而将另一部分铀放在“炮筒”内,借助于烈性炸药,极迅速地将它们完全合在一起,造成超临界,产生高效率的爆炸.为了减少中子损失,核装药的外面有一层中子反射层；为了延迟核装药的飞散,原子弹具有坚固的外壳.
另外在枪式结构中,两块核装药虽然高速合拢,但在合拢过程中所经历的时间仍然显得过长,以致于在两块核装药尚未充分合并以前,就由自发裂变所释放的中子引起爆炸.这种“过早点火”造成低效率爆炸,使核装药的利用率很低.
在内爆式结构中,将高爆速的烈性炸药制成球形装置,将小于临界质量的核装料制成小球,置于炸药中.通过电雷管同步点火,使炸药各点同时起爆,产生强大的向心聚焦压缩波(又称内爆波),使外围的核装药同时向中心合拢,使其密度大大增加,也就是使其大大超临界.再利用一个可控的中子源,等到压缩波效应最大时,才把它“点燃”.这样就实现了自持链式反应,导致极猛烈的爆炸.
  内爆式结构优于枪式结构的地方,在于压缩波效应所需的时间远较枪式结构合拢的时间短促,因而“过早点火”的几率大为减小.这样,内爆式结构就可以使用自发裂变几率较大的裂变物质,如钚239作核装药；同时使利用效率大为增.