Ir divas galvenās kodolieroču kategorijas, kas klasificētas pēc to darbības mehānisma: skaldīšanas bumbas, kas sadala smagos atomu kodolus, lai atbrīvotu enerģiju, un kodolsintēzes bumbas, kas sakausē vieglos kodolus. Kodolsintēzes bumbas mēdz būt daudz jaudīgākas. Šajās kodolieroču kategorijās ir nelieli varianti: piemēram, sālītu bumbu ieskauj materiāla slānis, kas var kļūt ļoti radioaktīvs ar neitronu bombardēšanu, un kodolieroči ar kodolieroču palīdzību ir kodolieroči, kas, neskatoties uz to, ka tie ir balstīti uz skaldīšanu, tiek izmantoti. kodolsintēzes reakcijas, lai palielinātu to ražu. Neitronu bumbas jeb uzlabotā starojuma ieroči ir kodolsintēzes ieroči, kas paredzēti intensīva neitronu starojuma izstarošanai, nogalinot visu dzīvību noteiktā apgabalā, bet mazāk nodarot ēkām bojājumus.
Lielākā daļa kodolieroču variantu ir izstrādāti, lai nodrošinātu pieejamo jaudu un izmēru spektru dažādiem lietojumiem. Visu laiku briesmīgākais kodolierocis bija cara Bomba, padomju kodolsintēzes bumba ar 50 megatonu trotila sprādzienbīstamību. Sākotnēji tas bija paredzēts 100 megatonnu ražībai, taču tas tika samazināts, jo bija bažas par nokrišņiem. Turpretim mazākajiem kodolieročiem, piemēram, dažiem, kas tika pārbaudīti operācijai Plumbbob Nevadas izmēģinājumu poligonā, var būt tik zema ražība kā tikai viena tonna trotila vai mazāk. Mazākais kodolierocis, kas tika ražots masveidā izvietošanai, bija Davy Crockett kaujas galviņa, kas paredzēta kājnieku palaišanai no mazām pārizvietojamām mīnmetējiem. Tas tika izvietots Vācijā, lai aizsargātos pret padomju iebrukumu Eiropā.
Agrākās kodolieroču konstrukcijas tika veidotas pēc maziem lielgabaliem, kas šauj no augsti bagātināta urāna puslodes citā tās pašas puslodē, izraisot kodolreakciju un no tā izrietošo siltuma un gaismas izdalīšanos lielos daudzumos. Mūsdienīgākās konstrukcijās tiek izmantoti sabrukšanas mezgli, kur segmentētā urāna sfēras ieskauj ķīmiskas sprāgstvielas, kas visas detonē vienlaikus, koncentrējot urānu centrā un uzsākot ķēdes reakciju.
Ir iespējams izgatavot kodolieročus, kas ir diezgan mazi, apmēram tostera izmēra. Tā kā ārkārtīgi lieli kodolieroči rada papildu bojājumus nokrišņu veidā un samazina ražīgumu, jo vairāk urāna tiek izpūstas bez skaldīšanas, militārpersonas dod priekšroku kodolieročiem mazā un vidējā diapazonā. Lielāka uzmanība jāpievērš piegādes metodei. Līdz to ekspluatācijas pārtraukšanai 2005. gadā visbriesmīgākā kodolieroču piegādes metode visā pasaulē bija amerikāņu LGM-118A Peacekeeper raķete. Tajā atradās 10 atgriešanās transportlīdzekļi, katrs ar kodolgalviņu, kas bija 25 reizes jaudīgāks par bumbu, kas sadedzināja Hirosimu. Viens no tiem varētu izpostīt ļoti plašu zemes gabalu.