原子弹的威力通常用TNT当量来衡量，即原子弹释放的能量与多少吨TNT炸药爆炸产生的能量相当。原子弹的威力范围可以从几百至几万吨TNT当量。例如，广岛原子弹的爆炸当量约为1.3至1.6万吨TNT，而苏联的“沙皇炸弹”在试爆时的当量达到5000万吨TNT，尽管最终减少到1.7亿吨TNT。
原子弹的破坏力包括光热辐射、冲击波和辐射性残留物质，这些因素共同作用，形成巨大的杀伤力。广岛和长崎原子弹爆炸分别造成了约20万人和14万人的死亡，对当地环境造成了严重污染。
值得注意的是，随着技术的发展，现代核武器的威力已经远远超过了早期的原子弹。例如，“沙皇炸弹”的威力是广岛原子弹的6666倍，其爆炸当量可达到数千万吨TNT。