Sự phân hạch hạt nhân có năng lượng lớn hơn rất nhiều so với phản ứng hóa học có khối lượng tương đương. Quả bom Fat Man kiểu nổ được thả xuống Nagasaki, Nhật Bản, chẳng hạn, chứa 14 pound plutonium . Một chất nổ hóa học thông thường sẽ cần hơn 20.000 tấn thuốc nổ TNT để mang lại năng suất tương đương.
Các phản ứng hóa học liên quan đến sự hình thành và phân rã của các liên kết giữa các nguyên tử và phân tử. Những phản ứng như vậy có thể đơn giản và dễ hiểu hoặc phức tạp và không thể đoán trước. Các phản ứng hóa học thường nhạy cảm với môi trường của chúng trong điều kiện nhiệt độ, áp suất không khí và sự có mặt hoặc vắng mặt của các hóa chất khác có thể làm thay đổi hoàn toàn kết quả của phản ứng.Phân hạch hạt nhân là quá trình tách hạt nhân của một nguyên tố nặng, thường là một kim loại như uranium hoặc plutonium, để tạo ra các nguyên tố phân rã nhẹ hơn. Quá trình này đơn giản hơn hầu hết các phản ứng hóa học, và nó có thể được hiểu theo nghĩa vật lý cơ bản. Môi trường hóa học diễn ra quá trình phân hạch chủ yếu là phi vật chất, mặc dù môi trường bên trong bình lò phản ứng được kiểm soát cẩn thận, vì phản ứng diễn ra hoàn toàn bên trong lớp vỏ electron của nguyên tử.
Sự phân hạch nguyên tử hầu như luôn được thực hiện trong nỗ lực tạo ra năng lượng. Trong khi phản ứng đốt cháy giải phóng năng lượng dự trữ của các hợp chất hóa học, thì phản ứng phân hạch cho khối lượng tương đương có năng lượng gấp khoảng 2 triệu lần.
