Bir nükleer silahın fiziksel etkileri, birden fazla parametreye göre değişir. Bu parametreler bombanın cinsi, gücü, patladığı yükseklik, hava koşulları ve hedefin cinsi olarak sıralanabilir. Bu sebeple nükleer bir silahın etkileri sadece sadeleştirilmiş bir şekilde anlatılabilir. Nükleer silahın fiziksel etkileri, morötesi ışık patlaması, elektromanyetik atma, sıcaklık, basınç ve iyonlaştırıcı radyasyon olarak sıralanabilir. Bombanın atıldığı merkez noktasına yakın bir yerde dışarıda olan insanların ilk fark edecekleri etki bir ışık patlamasıdır. Yoğun morötesi radyasyondan oluşan bu ışık patlaması, patlamanın gücüne bağlı olmakla birlikte doğrudan bakan insanları geçici olarak kör edebilir. Bombanın elektromanyetik atma etkisi, radyo ve televizyon sinyallerine benzer ancak gücü çok çok fazladır. Atmanın gücü, şebeke hatları, antenler, uzun kablolar ve diğer kollektörler tarafından sönümlenir. Bu sebeple elektromanyetik atma güç ve iletişim sistemlerine büyük zarar verir. Elektromanyetik atmanın insanlara doğrudan etkisi ihmal edilebilir düzeydedir. Bunun sebebi, insanların ölümcül bir şok yaratılmasına sebep olacak bir kollektör tutması ihtimalinin düşük olmasıdır. Nükleer silahın enerjisinin %35’i ısı olarak yayımlanır. Oluşan ateş topunun etkileri, bombanın gücüne ve hava koşullarına bağlıdır. Ateş topunun içindeki ve yakınındaki her şey buharlaşır ya da erir. Ateş topunun yakınında bulunan insanlarda ciddi yanıklar oluşur. Patlama ile oluşan ısı dalgası, geniş bir alanda yangınların oluşmasına sebep olur. Nükleer patlamanın enerjisinin %50’si bir basınç dalgası olarak yayılır. Basınç dalgası termal ve iyonlaştırıcı radyasyondan daha yavaş yayılır bu sebeple bombanın çevresindeki insanların hissedecekleri son etki basınç dalgasıdır. Basınç dalgası, bombanın şiddetine bağlı olarak patlamanın merkez üssüne yakın çevredeki herşeyi yok eder. Oluşan basınç sebebiyle insanların kulakları, akciğerleri zarar görür. Basınç dalgası sebebiyle savrulan insanlar, katı cisimlere çarparak zarar görür. Yıkılan binaların ve diğer cisimlerin uçuşması ile şarapnel etkisi göstererek bombanın merkez üssüne uzaktaki insanların da zarar görmesine sebep olur. Nükleer patlamanın enerjisinin %15’i, iyonlaştırıcı radyasyon olarak çevreye yayılır. Patlamadan çevreye yayımlanan radyasyon ikiye ayrılır. İlk grup, nükleer silahın patlaması ile anında çevreye yayımlanan radyasyondur. Bu radyasyon grubu bombanın merkez üssüne yakın insanların yüksek radyasyon dozu almalarına sebep olur. İkinci grup, nükleer patlama sonucu oluşan radyoaktif çekirdeklerin bozunması sonucu oluşan radyasyondur. Bu radyasyon grubu hava koşullarına bağlı olarak çevreye yayılır ve radyoaktif kirlenmeye sebep olur. Radyonüklidlerin değişik yarı ömürlere sahip olması sebebiyle radyoaktif kirlenme uzun yıllar devam edebilir.
Nükleer savaşlar gibi karışık olayların sonuçlarını tahmin etmek zordur. Güncel bilimsel araştırmalar, nükleer savaş sonrası dünyanın sadece büyük oranda belirsiz bir resmini ortaya çıkarabilir. Bu kararsızlık tarihsel kayıtlarda da görülebilir. 20. yüzyılda bilim insanları, iyonlaştırıcı radyasyonun sağlık etkilerini sürekli hafife almışlardır. 1960 lı yıllarda nükleer silahların elektromanyetik atma özelliklerinin ciddiyeti anlaşılmış, 1970’li yıllarda da nükleer silahların ozon tabakasına olan etkileri tartışılmıştır. 1980’li yıllara gelindiğinde ise olası bir nükleer savaş sonrası oluşabilecek atmosferde toz birikiminin ciddiyeti anlaşılmıştır.İki ya da daha fazla nükleer devletin yapacağı savaşın tasviri iki parçaya bölünebilir. İlk olarak, bir nükleer silahın yaptığı etkiler bilinir ise bir savaşta kullanılacak nükleer silah sayısı ve onların güçleri hakkında tahminler yapılabilir. Örnek olarak, ortalama güce sahip bir nükleer patlama bir şehirde 100,000 kişinin ölümüne yol açıp 100 kilometre kare alanın kirlenmesine sebep oluyor ise 100 nükleer patlamanın 100 şehirde on milyon insanın ölümüne sebep olup 10,000 kilometre kare alanın da kirlenmesine sebep olacağı varsayılır. İkinci tasvir daha varsayımsaldır. Bu tasvir, bir nükleer savaşın ekonomik, çevresel ve bağımlı sonuçları ile ilgilidir.Nükleer bir savaşın doğrudan sonuçları, yapılan öngörüler ile tasvir edilebilir:Sadece iki ileri derecede silahlanmış devletler (Soğuk Savaş dönemi ABD ve Sovyetler Birliği) bile ölümcül bir karşılaşmaya girse ve sahip oldukları nükleer gücün %10’unu rakiplerinin büyük şehirlerinde kullansalar, sonuç olarak 35 milyon ölüm, 10 milyon ciddi şekilde yaralanma ve her iki tarafın da endüstriyel kapasitelerinin yarısının kaybı olarak tahmin edilebilir. Savaşın sona ermesinden 40 yıl sonra bile, meydana gelen kirlenme tahmini bir milyon tiroit kanserine, 300,000 diğer kanser çeşitlerine, 1,5 milyon tiroit anormalliklerine ve 300,000 genetik bozukluklara yol açacaktır.Daha mümkün bir öngörü tekrar iki önemli nükleer devleti ancak bu sefer daha fazla sayıda bombayı ve hedefi kapsamaktadır. Her iki devletten de 100 milyon ölüm, iki tarafın da sanayi ve askeri kapasitelerinin kaybı, 100,000 kilometre kare alanın radyoaktif olarak kirlenmesi tahmin edilmektedir. İlk 40 yıl içinde 5 milyon tiroit kanseri, 13 milyon diğer kanser çeşitleri, 7 milyon tiroit anormallikleri ve milyonlarca genetik bozukluklar tahmin edilmektedir. Bu öngörüye göre savaştan kurtulan tüm Amerikan ve Rus yaralılar, Hiroşima saldırısında hayatta kalanların durumuna düşeceklerdir.Daha az olası bir öngörü, II. Öngörüde yapılan tahminlerin ikiye katlanması ile elde edilebilir. Bu durumda, ABD'nin %90’ı ve Sovyetler Birliği’nin %80’i ilk bir ay içinde hayatını kaybedecektir.Bu öngörü, 1980’lerde sahip olunan tüm nükleer silahların yarısının dünyanın çeşitli bölgelerinde kullanılmasını kapsar. Bu öngörünün tahminlerine göre 1 milyar kişi bir ay içinde hayatını kaybedecektir. Etkilenen insanların sayısı ve kirlenen bölgenin büyüklüğü, diğer öngörülerden oransal olarak daha fazladır.
Yapılan her bir öngörünün içine, sivil nükleer santrallerin ve nükleer tesislerin de katılması gerekir. Endüstriyel ekonomilerde nükleer santrallerin önemli bir yere sahip olması sebebiyle, sivil nükleer santrallerin hedef alınması rakibin ekonomik olarak yenilenmesini engelleyecektir. Nükleer santraller ve tesislerin hedef olarak belirlenmesi ve vurulması ile nükleer santraller ve tesisler sıcaklığın etkisi ile bütünlüğünü kaybedecektir. Nükleer santrallerde atık olarak çıkan radyoaktif maddelerin bozunma hızı, nükleer silahların patlaması sonucu oluşan ürünlerden daha fazladır. Bu sebeple nükleer santrallerin vurulması daha fazla bölgenin kirlenmesine sebep olacak ve savaş sonrası insanların yerleşebileceği alanı daraltacaktır. Ayrıca nükleer santrallerin bütünlüğünü kaybetmesi ile oluşacak küresel radyoaktif kirlenme daha fazla ve daha uzun süreli olacaktır.Özetle nükleer bir savaşın sonucunda kuzey yarım küre yıllarca radyoaktif olarak kirlenmiş olarak kalacaktır. Küresel kirlenme, daha uzun süreler göz önüne alındığında büyük bir risk teşkil etmektedir. Ayrıca nükleer bir savaş söz konusu olduğunda, sahip olunan nükleer santral ve nükleer tesisler de ulusal güvenlik için tehlikeyi artırmaktadır.
