美国2018年《核态势评估》报告指出：“美国必须具备保持和认证核武库安全、安保和有效的能力。”然而自冷战结束以来，美国再未研发过新核弹头，其最新的核弹头W88也是在20世纪90年代初投入现役的。换言之，平均25～30年前开始生产的核弹头早已超过原来的设计寿命。
　　如果说1992年宣布暂停核试验前，美国发展、保持核威慑相当程度上是通过武器设计、核试验以及从相邻设计中吸取教训来实现的，那么，在不进行地下核试验的条件下，美国是如何保证核武器安全、有效的呢？

储备管理目的

　　2006年，美国能源部完成的一项研究表明，武器级钚保存85年以上也不会老化；2006年11月，美国杰森集团发布的一项持续时间长达7年的钚弹芯老化研究报告称，钚原料至少有85年甚至高达100年的寿命；美国核弹头中使用的钝感高能炸药性质极其稳定，可在30年内不发生化学变化。凡此种种，是否意味着核弹头在投入现役后即使“撒手不管”也可以自然而然地、长期稳定地保持原有的战术技术性能指标呢？非也！因为在长期储存过程中，放射性材料会发生衰变、脆化，炸药难免逐渐分解并引起雷管变质，材料与材料间的不相容会加速腐蚀等，所有这些因素都会影响到核弹头的安全性、可靠性及其它战术技术性能指标，甚至使核弹头在使用时不能正常起爆。这并非危言耸听：有分析表明，核弹头起爆后流体力学过程的亚微秒差异就可使全弹失效。核弹头储备管理的目的，就在于不断预测、发现、解决影响核弹头作战效能的问题和隐患，并在不进行地下核试验和核武库规模不断缩减的条件下，始终使核弹头处于良好状态。
　　此外，美国亦通过核弹头储备管理促进核武器基础设施建设，以及在核弹头研究、开发、测试与评估领域的投资。

储备管理要求

　　不外乎三点，一是优化环境，二是周密规划，三是定期反馈。
　　优化环境 核弹头中含有大量相容性差、对环境极为敏感又极具放射性的材料和部件，故而对储存环境要求十分严格。具体而言，库房应具有防火、防洪、防地震、防雷电、防风暴、防严寒、防静电等设施；核弹头的部件、组件应分类有序存放，便于检查和维护保养；炸药、雷管应置于防静电区域并单独摆放；核材料放置须避免发生临界反应；等等。此外，还应制订严格的规章制度，确保人员规范操作、有效防护，以及设置完善的安全警卫和检查系统等。
　　周密规划 美国的所有重大活动均由国会、政府通过立法进行控制，核弹头储备管理也不例外。美国法典第50章第2523节明确规定：“NNSA局长应当与国防部长以及联邦政府其它部门、机构相应官员进行磋商，制定维护武库的规划并每年更新。该规划至少应涵盖武库维护、武库管理、武库监测、计划方向、基础设施现代化、人力资源建设和核试验准备。”
　　从1998年始，能源部每年都向国会提交一份核武库维护规划文件（2012年因故除外）。能源部的半独立机构——核安全管理局（NNSA）于2000年成立后，能源部有关核弹头建设、管理、核不扩散、海军核动力开发等事务全部交由NNSA负责。而根据《2013财年国防授权法案》，从2013年开始，NNSA每个奇数年向国会提交次年《武库维护与管理规划》，偶数年则仅提供次年《武库维护与管理规划》概要。《武库维护与管理规划》是NNSA保持美国核武库现代化的行动指南。

　　定期反馈 为在不进行核试验条件下保持核弹头安全、可靠、有效，1995年8月，时任美国总统克林顿宣布构建一种“新的年度报告和认证需求”。《2003财年国防授权法案》又将这种报告制度法律化，要求国防部长、能源部长每年向总统提交一系列核武库评估报告。国会强调，NNSA辖下的利弗莫尔、阿拉莫斯、桑地亚国家安全实验室的主任和战略司令部司令每年需向国防部长、能源部长提交一份包括对各型核弹头安全性、可靠性、战技指标评估，以及是否需要进行地下核试验的报告，国防部长、能源部长再将这些报告呈送总统。

储备数量、类型确定

　　美国核弹头事务由国防部和NNSA共同负责。国防部负责对运载平台携带的核弹头提出军事需求；NNSA负责监管核弹头并实施核弹头研究、开发、生产、测试、评估，以响应国防部需求。两部门之间的合作与协调则由核武器委员会组织。
　　美国核武库的储备规模与构成，由两大因素决定：其一是由国防部确定的弹头数；其二是NNSA能支持监测、维护和延寿工作的弹头数。但每年的最终储备数量、类型都由总统确定，且通常随国家军事需要变化而有所调整。一般程序是：国防部参谋长联席会议联合参谋部于每年3月向核武器委员会提交军事需求，核武器委员会据此修改、调整包括未来五年储备弹头数量、类型在内的核彈头储备备忘录，分别呈送国防部长、能源部长审阅，国防部长、能源部长共同签署核弹头储备备忘录后，于9月30日前上报总统（总统对上报时间另有要求除外），之后总统则以行政命令形式对核武库活动实施年度授权。 　　至2016年9月，美国储备核弹头4 018枚（不含退役核弹头），包括两种陆基洲际弹道导弹弹头W78、W87，两种潜射弹道导弹弹头W76-0/1、W88，数种核炸弹B61-3/4/7/10/11、B83-1，一种空射巡航导弹弹头W80-1。

弹头储备状态

　　按作战准备程度，美国核弹头分为备战弹头和非备战弹头两大类。备战弹头是整装弹头，氘氚补充系统及其它有限寿命部件均已安装到位，可在规定时限内满足作战使用需求。非备战弹头处于非作战状态，用于补充或替换备战弹头，其氘氚补充系统在到寿前已被移除并送至能源部/NNSA仓库，且不维护有限寿命部件。按弹头性质、位置和维护需求，备战弹头和非备战弹头又可细分为不同的状态。其中，备战弹头分为备战就绪（RS-1）、备战防范（RS-2）、备战勤务（RS-3）三种；非备战弹头分为非备战防范（RS-4）、非备战勤务（RS-5）、非备战储备（RS-6）三种。
　　备战就绪弹头是处于临战准备状态的弹头。可在要求时限内完成与导弹弹体对接或置于战机中遂行作战任务。
　　备战防范弹头相当于备战就绪弹头的备份，用于替换出现技术风险的备战就绪弹头，或在地缘政治形势发生变化时补充备战就绪弹头库存，可在战略司令部规定的时限内与导弹弹体对接或置于战机中。
　　备战勤务弹头易于升级至备战就绪或备战防范状态的弹头。可处于不同的装配阶段，氘氚补充系统已安装或在作战基地保持足够数量（由国防部和能源部共管），能在作战条令规定的时限内完成作战准备。弹道导弹核潜艇监测弹头目前允许保持在这种状态。
　　其它如非备战勤务弹头，是仅进行日常维护和监测的弹头，可处于散装储存状态。非备战储备弹头则是应对延寿计划可能出现技术问题并进行长期响应的弹头。此类弹头不进行改动或改型。

储备管理程序

　　美国核弹头储备管理周期包含一系列复杂但又相互联系的程序，当库存老化或政策变化时，要么进行现代化改造，即改动、改型、延寿，要么使武器退出现役，并进行拆卸与处置。
　　监测评估 监测评估主要是对储备弹头进行定期随机抽样，并对抽出样品进行从系统级到部件/材料级的试验。监测评估包括入库储存时的监测评估和定期监测评估。前者旨在掌握核弹头的初始技术信息，后者则根据不同型号核弹头的技术规定和制度实施。
　　拆卸与检查 以可控方式进行，即拆卸、检查从生产线或从军方抽取的弹头样品，确定是否存在异常状况，同时保留弹头部件供后续评估。在拆卸过程中检查是否有颜色变化、划痕、表皮脱落等。

　　飞行试验 拆卸与检查后，将弹头改造成“联合试验组件”。在“联合试验组件”中，钚和铀使用替代材料或在原位置上安装一个重量、重心和惯性力矩完全相同的密封数据记录装置。“联合试验组件”可采用不同配置，总之要尽可能展现武器的初始状态。飞行试验由NNSA与空、海军联合进行，由军方相应作战司令部负责实施。
　　部件试验与材料评价 对拆卸弹头部件、材料进行进一步试验，以评估部件功能、变化趋势、老化特征。试验既可采用无损评价技术，如X光辐射照相、超声波检查、电气试验和尺寸测量等，也可采用破坏性评价技术，如材料强度和爆炸性能测试、化学评估等。
　　在拆卸、检查、试验后，大部分核弹头被重新组装并送回核武库，但也有部分核弹头接受了破坏性检查，致其弹芯和其它部件毁损。接收破坏性检查的弹头直接从储备中退役。作为核爆装置的主要构成部分，初级的弹芯和次级的罐装组件每年都要进行破坏性试验。美国的核武器弹芯在2016财年、2017财年分别进行了3次、1次破坏性试验，拟在2018财年、2019财年分别进行12次、24次破坏性试验；罐装组件在2016财年、2017财年分别进行了7次、12次破坏性试验，拟在2018财年、2019财年分别进行13次、15次破坏性试验。之所以在2016财年、2017财年仅各进行3次、1次弹芯破坏性试验，缘于美唯一的钚设施科学、技术和制造中心——阿拉莫斯实验室钚设施在2013年因事故暂停运行，至2016财年才重新启动，NNSA有意降低了弹芯破坏性试验要求。
　　维护 核弹头的维护包括有限寿命部件更换和微小改动。
　　核弹头有限寿命部件主要有氘氚补充系统、中子发生器、储氚罐和同位素电池，需要定期更换，由NNSA和国防部共同实施。通常情况下，氘氚补充系统的更换在军方武器维护现场进行，而一些有限寿命部件的更换则可能需要将弹头返回到弹头组装厂——潘太克斯厂进行。
　　微小改动主要解决某些尚未达到改型或延寿级别的特定问题，侵入性较低，花费也不多。其与有限寿命部件定期更换不同的是，改动按需实施，并根据所发现问题对武库的影响程度进行优先级排序。
　　重大问题研究 若在实验、评估、监测或其它活动中发现异常情况，则需进行调查、分析，明确其对弹头安全性、安保性、可靠性和其它战技指标的影响，并提出相应对策建议。此项活动谓之为重大问题研究。
　　重大问题研究可在监测期间实施，也可在弹头生产、验收、组装、拆解过程中进行。NNSA在2015年启动近30项、完成20余项重大问题研究，在2016年共启动、完成20余项重大问题研究。

　　现代化改造 迄今为此，美国核弹头现代化改造包括改动、改型和延寿三种方式。
　　改动是指结构件的更换或对主要组件进行规定的检验，并解决发现的缺陷和部件退化问题。其不影响武器的使用、勤务和维护保养特性。譬如，拟于2024财年完成的W88改动计划，主要是更换解保、引信、点火系统和传统高能炸药等。
　　改型是对主要组件设计上的改变 ，可提高失效门檻，增强安全性，延长有限寿命部件使用时间，解决发现的缺陷和部件退化问题，是更为全面的现代化改造，对武器使用（如维护或运输）或效应（如当量或引信功能变化）有一定影响。
　　核弹头的寿命一般为20年，通过延寿计划可再延长20～30年，并增强安全性，解决存在缺陷。一般而言，延寿仅使用原设计制造零件，或将经过试验的不同弹头核部件组装在一起。至于核部件更换，则必须得到总统授权和国会批准。目前，美国实施的弹头延寿计划包括W76-1、B61-12、W80-4三项，并拟于2020财年重新启动可互用弹头计划，亦称W78/88-1延寿计划。
　　拆卸与处置 依军事需求变化或监测评估结果，每年都有部分核弹头退出现役。退役弹头的拆卸工作在潘太克斯厂进行，目前年拆卸量300枚左右。其过程是将弹头拆解成主要部件和材料，并将主要部件标记为再利用、储存、回收、监测或处置。处置不仅包括将部件去功能化，使之不能用于军事目的，还包括根据联邦法规和能源部条令对部件脱密，以便于商用回收点实施废物利用。
　　至1991年苏联解体时，美国共生产约70 000枚核弹头。库存弹头最多的年份是1967财年，为31 255枚。因此，美国退役弹头的拆卸工作量非常大。比如，从1994财年至2016财年美国共拆卸核弹头10 681枚，但这只是2009年前美国退役核弹头的一部分，而且从2009年至2016年，美国又有1 255枚核弹头退役，等待拆卸。美国能源部曾于2011年5月发布战略计划，打算到2022财年末时先将2009年前退役的核弹头拆解完毕。2015年4月，NNSA又对这一计划进行了调整，有望提前一年完成任务。