W trakcie wybuchu bomby atomowej uwalniane są nieporównywalnie większe ilości energii niż przy eksplozji konwencjonalnych środków wybuchowych. Temperatura w trakcie eksplozji osiąga sto milionów kelwinów, podczas gdy w trakcie wybuchu środków chemicznych do 10 tysięcy kelwinów. Wysoka temperatura towarzysząca wybuchowi powoduje też charakterystyczną kulę ognia, widoczną w momencie eksplozji. Siłę wybuchu bomby atomowej mierzy się w kilo- bądź megatonach trotylu (TNT), czyli podaje się liczbę ton trotylu potrzebną do wywołania eksplozji o podobnej sile.
Formy podobne do grzyba atomowego mogą powstać po silnej eksplozji materiałów konwencjonalnych, upadku meteorytu lub wybuchu wulkanu.