A világon jelenleg öt deklarált atomhatalom létezik: az Amerikai Egyesült Államok, Oroszország, Nagy-Britannia, Kína és Franciaország. Ezen országok státusát hivatalosan is rögzítette az atomsorompó szerződés, amelyet 1968-ban kötött az Egyesült Államok, Nagy-Britannia és a Szovjetunió, s amelyhez 1992-ben csatlakozott Kína és Franciaország. A megállapodásban az atomhatalmak kötelezték magukat arra, hogy nem adnak át nukleáris fegyvereket az azzal nem rendelkező államoknak, akiknek az egyezmény megtiltja az ilyen fegyverek előállítását vagy megszerzését. Garantálja ugyanakkor a nukleáris technológiához való hozzáférés jogát békés célú atomenergia-szükségletük kielégítésére, feltéve, hogy atomiparukat alávetik a bécsi központú Nemzetközi Atomenergia-ügynökség (NAÜ) ellenőrzésének. Az atomsorompó egyezményhez napjainkig 190 ország csatlakozott, viszont három "de facto" atomhatalom: India, Izrael és Pakisztán nem tette ezt, Észak-Korea pedig 2003-ban felmondta a szerződést.
Számos államról tudható vagy gyanítható, hogy atomfegyverrel rendelkezik. Igazoltan atomfegyver birtokában van India, Izrael és Pakisztán, illetve most már Észak-Korea. Volt "de facto" atomhatalom a Dél-afrikai Köztársaság, amely 1974-ben kezdte meg és 1990-ben fejezte be atomfegyverkezési programját, ekkor azonban megsemmisítette hat kész és egy félig kész nukleáris robbanószerkezetét, majd egy évvel később csatlakozott az atomsorompó-szerződéshez. Az atomhatalmak kategóriájába törekszik Irán, illetve különböző időszakokban ilyen törekvéseket mutatott Argentína, Brazília, Egyiptom, Dél-Korea, Svédország, Tajvan és Irak, gyakorlatilag azonban bármelyik fejlett ipari állam előállíthatna néhány éven belül atomfegyvert, ha erre vonatkozó döntést hozna.
Az első kísérleti atomrobbantást 1945. július 16-án hajtotta végre az Egyesült Államok, amely - eddig egyetlenként - a második világháború végén két atombombáját élesben is bevetette Hirosima (1945. augusztus 6.) és Nagaszaki (1945. augusztus 9.) japán városok ellen. Az első hidrogénbombát 1952. október 31-én robbantották fel Enewetak csendes-óceáni atollon.
A Szovjetunió 1949. augusztus 29-én hajtotta végre első kísérleti atomrobbantását (a hivatalos bejelentésre szeptember 25-én került sor), első kísérleti hidrogénbombáját 1953. augusztus 12-én robbantotta fel. (A Szovjetunió felbomlása után az atomfegyvereket Oroszország "örökölte".)
A brit atombombát 1952. augusztus 1-jén próbálták ki Északnyugat-Ausztrália közelében, az első brit hidrogénbombát 1957. május 15-én robbantották fel a Csendes-óceán egyik atollján. Franciaország 1960. február 13-án lépett be az "atomklubba", amikor a Szaharában sikeresen kipróbált első atomfegyverét. Az első francia kísérleti hidrogénbombát 1968. augusztus 24-én robbantották fel.
Kína 1964. október 14-én robbantotta fel első atombombáját, majd három évvel később, 1967. június 17-én első hidrogénbombáját.
India 1974. május 18-án hajtott végre először kísérleti föld alatti atomrobbantást, ezt követően 1998 május közepén két alkalommal is ismét föld alatti kísérleti atomrobbantásokat végzett.
Mintegy erre válaszul 1998 május végén (28-án és 30-án) Pakisztán is sikeres kísérleti föld alatti atomrobbantásokat hajtott végre.
Izraelnek szakértői becslések szerint 100-200 nukleáris robbanótöltet lehet a birtokában, de hivatalosan soha nem ismerte el, hogy atomfegyverrel rendelkezik és elutasította, hogy csatlakozzon az atomsorompó szerződéshez.
Irán aláírta ugyan az atomsorompó egyezményt, de heves nemzetközi vitákat kiváltó atomprogramot indított - saját állítása szerint az atomenergia békés célú felhasználása érdekében, de több nyugati hatalom véli úgy, hogy tömegpusztító fegyver előállításán dolgozik.