For at et fisjonsvåpen skal kunne fungere, må der være en kritisk masse – beløpet som trengs for en selvdrevet nukleær kjedereaksjon – av spaltbart materiale bombardert med nøytroner til enhver tid. Den enkleste formen for kjernefysiske våpen er et fisjonsskytevåpen, hvor en sub-kritisk masse av spaltbart materiale (slik som uran-235) ville bli skutt på en annen sub-kritisk masse av spaltbart materiale. Resultatet ville bli en super-kritisk masse som, når bombardert med nøytroner, vil gjennomgå fisjon nokså fort og skape den ønskede eksplosjonen. Våpnene planlagt i 1942 var de to fisjonskytevåpnene, Little Boy (uran) og Thin Man (plutonium), og Fat Man plutonium implosjonsbombe.