ระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ทำงานโดยใช้พลังงานของระเบิดฟิชชันเพื่อบีบอัดและทำให้เชื้อเพลิงฟิวชันร้อนขึ้น ในการออกแบบ Teller-Ulamซึ่งเกี่ยวข้องกับระเบิดไฮโดรเจนที่ให้ผลผลิตหลายเมกะตัน ทำได้โดยการวางระเบิดฟิชชันและเชื้อเพลิงฟิวชัน ( ไอโซโทปดิวทีเรียมหรือลิเทียมดิวเทอไรด์ ) ไว้ใกล้ๆ ภายในภาชนะพิเศษที่สะท้อนรังสี เมื่อร ระเบิดปรมาณู ถูกจุดชนวนรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจะบีบอัดเชื้อเพลิงฟิวชันก่อน จากนั้นให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิเทอร์โมนิวเคลียร์ ปฏิกิริยาฟิวชันที่ตามมาจะสร้าง นิวตรอนความเร็วสูงจำนวนมหาศาลซึ่งสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดฟิชชันในวัสดุที่ไม่ปกติจะเกิดได้ เช่นยูเรเนียมที่หมดลง แต่ละองค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่า "เวที" โดยมีฟิชชันบอมบ์เป็น "ปฐมภูมิ" และฟิวชันแคปซูลเป็น "รอง" ในระเบิดไฮโดรเจนพิสัยเมกะตันขนาดใหญ่ ประมาณครึ่งหนึ่งของผลผลิตมาจากการแตกตัวขั้นสุดท้ายของยูเรเนียมที่หมดแล้ว อาวุธนิวเคลียร์แสนสาหัสเกือบทั้งหมดที่ใช้งานในปัจจุบันใช้การออกแบบ "สองขั้นตอน" ที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่มีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มขั้นตอนฟิวชันเพิ่มเติม โดยแต่ละขั้นตอนจะจุดเชื้อเพลิงฟิวชันจำนวนมากขึ้นในขั้นต่อไป เทคนิคนี้สามารถใช้เพื่อสร้างอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ให้ผลผลิตมากโดยพลการ สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับระเบิดฟิชชันซึ่งมีกำลังการระเบิดจำกัดเนื่องจาก อันตราย ร้ายแรง (ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์เกิดก่อนกำหนดซึ่งเกิดจากเชื้อเพลิงฟิชไซล์ที่ประกอบไว้ล่วงหน้าในปริมาณที่มากเกินไป) อาวุธนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดที่เคยระเบิดซาร์บอมบาของสหภาพโซเวียตซึ่งปล่อยพลังงานเทียบเท่ากับทีเอ็นทีมากกว่า 50 เมกะตัน (210 PJ) เป็นอาวุธสามขั้นตอน อาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่านี้มาก เนื่องจากข้อจำกัดในทางปฏิบัติจากข้อกำหนดด้านพื้นที่หัวรบและน้ำหนักของหัวรบ