Ved å bygge på eksperimentene til Ernest Rutherford noen år tidligere, observerte Mark Oliphant i 1932 første gang fusjon av lette atomkjerner (hydrogenisotoper). Hans Bethe utledet videre på 1930-tallet hovedtrinnene i den fusjonsreaksjonskjede som finner sted i stjernene. Edward Teller argumenterte under Manhattanprosjektet for utvikling av en fusjonsbombe, og utformet i 1951 sammen med Stanislaw Ulam den første fusjonsbomben. 1. november 1952 ble den første bomben Ivy Mike sprengt på Enwak atoll ved Bikiniatollen. I slike bomber oppnås trykk og temperatur ved en vanlig fisjonsbombe, og hele energiutviklingen er over på rundt hundre nanosekunder. Lyset går på denne tiden bare noen titalls meter, og det mekaniske sjokket ødelegger ikke bomben før reaksjonen har gått.