自核裂变和核聚变这两者的多级串联组合。热核炸弹的氘氚聚变反应能释放出大量高能中子流，这些高能中子会加剧可裂变物质的链式裂变反应，将炸弹燃料的利用率大幅提高。以往一些裂变炸弹设计也会在能维持核分裂链式反应的材料（例如钸-239）制成的炸弹核心的空心位置充入氚气，作为一种助力剂，利用氚在炸弹爆炸时发生的核融合反应产生的高能中子，使不能维持核分裂链式反应的铀-238干涉层进行核分裂，增加炸弹威力，称为「加强型分裂炸弹」。现时的热核炸弹设计可笼统地分为亁浄型和肮脏型，亁浄型热核炸弹大部分的爆炸能量来自核聚变，而肮脏