La plus petite arme nucléaire connue du grand public a été le W54, un 10.6 "x15.7" (27,3 x 40 cm) cylindre qui ne pesait £ 51 (23 kg). Le W54 a été utilisé à la fois dans le fusil sans recul Davy Crockett (un mortier nucléaire à des troupes au sol) et le SMAP Mk-54 (spécial munitions de démolition atomique), une main-livré nucléaire bombe à retardement pour attaquer les ports ennemis. Le prototype de la W54, testé lors Hardtack opération en 1954, était encore plus faible, de seulement 10.6 "x11.8" (27 x 30 cm), proche de ce que de nombreux scientifiques nucléaires pense que c'est l'arme la plus petite théorie nucléaire. Le Davy Crockett a eu un rendement de 10 à 20 tonnes - intentionnellement maintenu assez bas pour être sûr de ceux qui le feu - alors que le SMAP a eu un rendement variable entre 10 tonnes et 1 kilotonnes.
Pour créer une arme nucléaire, il faut une masse critique de matière fissile, et un châssis pour une détente du pistolet de type ou de lentilles explosives. Une masse critique de plutonium est environ 10,5 kg (23 lb), 10,1 cm (4 po) de diamètre. Ce n'est pas suffisant pour déclencher une réaction en chaîne multiplicatif, mais ne produisent un rayonnement suffisant pour être mortelle si vous la teniez.
Pour produire une réaction en chaîne nécessite faire monter le plutonium, juste un peu - à peine 10% par rapport à la masse critique est suffisante pour créer une arme nucléaire avec un rendement de 10-20 tonnes, déjà dans la gamme de l'ogive Davy Crockett. 20% sur la masse critique donne un rendement de 100 tonnes, tandis que 35% par rapport à la masse critique peut atteindre 250 tonnes. Les petites armes nucléaires ont un rendement quelque part dans cette fourchette.
Le public ne peut pas savoir avec certitude ce que la plus petite arme nucléaire est, sans doute parce qu'il est classée. L'Union soviétique a travaillé sur une variété d'armes nucléaires qui restent complètement secret, et les États-Unis et, bien qu'il y ait plus de transparence dans ce dernier cas. Un ancien général soviétique, Alexandre Lebed, a affirmé l'existence de «mallettes nucléaires» sur une interview de nouvelles en Septembre 1997, déclenchant une chaîne de spéculations quant à savoir si la plus petite arme nucléaire pourrait tenir dans une valise 60 x 40 x 20 cm. Le consensus général est que ce serait assez de place pour créer une arme nucléaire, en particulier pour un pays technologiquement sophistiqué. Cependant, il existe peu de preuves concrètes pour elle.