Lai gan nav oficiālu definīciju dažādām kodolieroču paaudzēm, vēsturnieki un bruņojuma kontroles analītiķi bieži atzīst četras vispārīgas kategorijas, no kurām katra ir ievērojams tehnoloģiskais progress salīdzinājumā ar pēdējo. Valstis, kas izstrādā kodolieročus, mēdz izstrādāt katru posmu pēc kārtas un reti izlaiž posmus, izņemot dažkārt pirmo. Šie posmi ir 1) lielgabala tipa skaldīšanas bumbas, 2) sabrukšanas tipa skaldīšanas bumbas, 3) kodolsintēzes bumbas un 4) MIRV (vairāki neatkarīgi mērķējami reentry vehicle) piegādāti kodolieroči. Ņemiet vērā, ka šai shēmai nav vienota organizēšanas principa; atšķirība starp pirmo un otro ir balstīta uz detonācijas metodi, otro un trešo pēc bumbas veida, bet trešo un ceturto pēc izmantotās piegādes sistēmas.
Pirmās paaudzes kodolieroči sākotnēji tika izstrādāti ASV 1939.-1945.gadā īpaši slepenā Manhetenas projekta paspārnē. Bumbas pistoles konstrukcija nozīmē, ka tās darbības princips ir viens bagātināta urāna gabals, kas tiek palaists pret otru kā lielgabals. Kad abas urāna vienības apvienojas, tās sasniedz kritisko masu un sāk kodola ķēdes reakciju. Rezultāts ir kodolsprādziens, piemēram, tas, kas nogalināja 140,000 XNUMX cilvēku Hirosimas atombumbu laikā Otrā pasaules kara laikā.
Implūzijas tipa kodolieroči uzlabo lielgabala tipa ieroču efektivitāti, apņemot urānu ar sprādzienbīstamu lēcu sfēru, kas paredzēta, lai virzītu to enerģiju uz iekšu un sablīvētu urānu. Rezultāts ir tāds, ka ķēdes reakcijā tiek patērēts vairāk urāna, nevis tiek izpūsts, nesadaloties, tādējādi iegūstot lielāku iznākumu. Implozija tipa kodolieročus ASV izstrādāja tikai nedaudz pēc pirmajiem lielgabala tipa kodolieročiem. Kodolbumba, kas tika nomesta Nagasaki tikai trīs dienas pēc Hirosimas bombardēšanas, tika balstīta uz sprādziena tipa konstrukciju, kas ļāva tai kļūt kompaktākai un vieglākai.
Neskatoties uz pakāpeniskiem kodolskaldīšanas ieroču uzlabojumiem, piemēram, nelielas kodolsintēzes reakcijas izmantošana, lai palielinātu ražu, nākamais lielais solis kodolieroču iznīcināšanā tiek sasniegts ar kodolsintēzes bumbu jeb ūdeņraža bumbu. Tā vietā, lai skaldītu (sadalītu) urāna vai plutonija kodolus, kodolsintēzes bumba sakausē kopā vieglos elementus (ūdeņradi) un sprādzienā atbrīvo lieko enerģiju. Tas ir tas pats process, kas darbina Sauli. Lielākā daļa mūsdienu kodolieroču ir kodolsintēzes tipa ieroči, jo sasniegtā raža ir daudz lielāka nekā labākajiem kodolieročiem.
Pēc tam, kad tika uzbūvētas daudzas kodolsintēzes bumbas, vairs nebija nekādu darbību, lai palielinātu šo ieroču ražīgumu, tāpēc galvenā uzmanība tika pievērsta piegādes metožu izstrādei, kurām potenciālais ienaidnieks nespētu stāties pretī. Tas noveda pie MIRV piegādes izstrādes, kurā no atmosfēras tiek palaista ballistisko raķeti ar kodolieroču, pēc tam tā izlaiž 6–8 neatkarīgi mērķējamas atkārtotas ieceļošanas transportlīdzekļus, lai līst uz blakus esošajiem mērķiem. Tā kā šie kodolieroču transportlīdzekļi pārvietojas ar ārkārtēju ātrumu, aptuveni 23 mahu, to bloķēšana vai novirzīšana ar pašreizējām tehnoloģijām būtībā nav iespējama.