原子彈的體積需要視設計來區分，不同的原子彈體積是不一樣的。
比如1945年8月6日仍在日本廣島的原子彈“小男孩”（Little Boy），它屬於最早期的第一批原子彈。
“小男孩”的資料為：
重量9700磅（4400千克）
長度10英尺（3。0米）
直徑28英寸（71釐米）
爆炸當量約等於1。3萬噸TNT
幾天後扔在長崎的“胖子”（Fat Man）原子彈是一顆鈽彈，所以體積要更加碩大，它的資料為：
重量10300磅（4700千克）
長度128英寸（3。3米）
直徑60英寸（1。5米）
爆炸當量約等於1。8萬噸TNT
50年代末期，美國還製造了一型W40核彈頭，這是種聚變增強型裂變彈，它主要裝備在美國空軍的“波馬克”飛航式導彈上，它的尺寸已經較二戰原子彈大大減少。
w40的資料為：
長度32英寸（81。28釐米）
直徑18英寸（45。72釐米）
重量385磅（174。8千克）
爆炸當量約等於1萬噸TNT
還有非常著名的“原子安妮”核大炮（M65 Atomic Cannon），美軍開發的這種280mm原子彈加農炮，可發射W9核彈頭（1953年5月25日試驗成功），這也是一種原子彈，亦是繼“小男孩”後的第二種槍式原子彈。
W9的資料為：
長度55英寸（138釐米）
直徑11英寸（280毫米）
重850磅（364公斤）
爆炸當量約等於1。5萬噸TNT
美軍當年還在冷戰前線德國佈置了一種小型的，可透過無後坐力炮發射的原子彈M388，它有M28、29（120mm和155mm）兩種不同口徑的發射裝置，可將76磅重的M388原子彈發射到2。5-4公里外。
M388原子彈攜帶的是一枚W54核彈頭，它的資料為：
直徑11英寸
長度31英寸
重51磅
爆炸當量為0。01-0。02千噸TNT（約10-20噸）
W54核彈頭也被用在美國空軍的AIM-26獵鷹空對空導彈上，被做成了“核獵鷹”。
實際上，除了許多早期的核彈頭外，原子彈被大量運用的並不多，它們的位置很快就被威力更大，更高效的氫彈所替代。
上圖.W80氫彈，重131.54千克，長71.76釐米，直徑29.97釐米，威力約117-200萬噸TNT當量。
人們在經歷過堆砌當量的時代後，也開始不斷的追求核彈的小型化，逐漸增加核導彈數量，減少轟炸機數量，大體積的原子彈已經被淘汰，現有的原子彈主要作為氫彈的內爆點火器使用。