众所周知，第一代核武器是用铀或钚制造的原子弹。现在，制造原子弹的科学原理和技术已广为人知，无需进行核试验就可以研制成功，因而这种武器的扩散已成为当今世界的主要威胁。第二代核武器是热核武器，即氢弹。研制氢弹需要进行广泛的核试验。经过50年的发展，这种武器的技术已经成熟，再想要取得突破性的进展已不大可能。《全面禁止核试验条约》目前能够被核大国所接受，从技术上说，这是一个主要的原因。第三代核武器是效力经过“剪裁”或增强的核弹。研制这类核武器同样需要进行核试验，因而受到《全面禁止核试验条约》的限制。
　　目前，一些核大国正在加紧研究第四代核武器。
　　第四代核武器是以原子武器的原理为基础，所用的关键研究设施是惯性约束聚变装置，因此它的发展不受《全面禁止核条约》的限制。在军事上，由于这类武器不产生剩余核辐射，因而可作为“常规武器”使用。只有那些拥有第二代核武器、掌握先进技术的发达国家才有能力发展第四代核武器，因而它的扩散将受到很大的限制。第四代核武器的某些研究已经进行很长时间了，例如干净的聚变弹、反物质弹、粒子束武器、激光引爆的炸弹、原子核同质异能素武器等。目前，美、法、俄等国正在研究的三种第四代核武器主要是：
　　金属氢武器　氢气在一定压力下可转化为固态结晶体，在室温下无需密封也可保持很长时间，这就是金属氢。金属氢的爆炸威力相当于相同质量梯恩梯炸药的25～35倍，是目前可以想象到的威力最强大的化学爆炸物。目前，金属氢武器已被列为美国国家“点火”科学计划的重点研究项目。
　　核同质异能素武器　所谓核同质异能素，是指质量数和原子序数相同、在可测量的时间内具有不同能量和放射性的两个或多个核能素。高能炸药能量的量级为1kJ／g(千焦／克)，而核同质异能素大约是1GJ／g(吉焦／克)，比高能炸药的能量大100万倍，其核裂变反应能量更大，达到80GJ／g。当前一些研究所正在系统地研究核同质异能素的性质和释放能量的方法，例如美国和法国的有关研究所根据美国原战略防御计划局和北约签订的合同所进行的研究。科学家只要通过重离子碰撞或惯性约束聚变中微爆炸产生的中子脉冲进行核合成，便可得到核同质异能素。同金属氢一样，核同质异能素武器可作为“常规武器”，也可作为“干净”氢弹的扳机。
　　反物质武器反物质的研究始于20世纪40年代后期，但进展十分缓慢。1986年，美国科学家在碳磁陷阱中首次捕获到反质子(质子带正电，带负电的质子称为反质子，带正电的电子称为反电子)，从此对反物质有了进一步的认识。研究表明，极少量的物质与它的反物质相互作用(称为“湮没”反应)，可迅速地释放出巨大的能量，足以压缩钚或铀丸产生链式反应。只要几微克的反物质，就可用作热核爆炸的扳机，或者激励出极强的x射线或r射线激光。反物质在军事上有多种用途，它是目前研究的第四代核武器中最重要的一种。美国费米国立加速器研究所、法国和瑞士合建的欧洲核研究中心以及俄罗斯的高能物理研究所，都在进行反物质的生产和研究。
　　第四代核武器的研究是对核军备控制的一种严峻挑战。首先，它巧妙地绕过了《全面禁止核试验条约》的限制，因为这个条约冻结的是目前的核武器试验；其次，它的基础是民用科学研究，如果这个条约不对这种研究加以限制，第四代核武器的出现将不可避免。