制造原子弹，首先要拥有核燃料，主要是铀235和钚239。天然铀矿石是一种稀有矿物，其中的铀235仅占0.7％，其余都是不能发生链式反应的铀238。从天然铀矿石中提取铀235，先要把铀238分离出去，以不断提高铀235浓度，这一加工过程称为“浓缩”。铀浓缩需要很高的科技水平，因为铀235和铀238犹如一对双胞胎，其化学性质几乎完全相同，无法进行化学分离，只能采用物理学方法浓缩，通常采用离心法、气体扩散法和激光法。离心分离法的工作原理与洗衣机利用离心力使衣物脱水的过程相似，通过每秒达2万转以上的超高速离心机，可将铀235浓度提高到90％以上，以满足核武器要求（而核电站燃料铀235浓度只需达到3％）。美国扔在广岛的第一颗原子弹“小男孩”就是铀弹。

      钚239由铀238经中子照射后转换而成，需要靠人工方法对核反应堆废料进行后处理才能提取。一般采用添加化学催化剂的方法，先把核废料放在浓硝酸中溶解后，再加入催化剂即可分离出钚239。钚弹中钚239的浓度必须达到93％以上，美国扔在长崎的原子弹“胖子”就是钚弹。