通常指氢弹类型的核武器。５０年代初，美国、原苏联相继研制成功氢弹。它的威力、比威力、核装料利用效率都比原子弹有大幅度提高。以氢弹作为新型的核武器，与洲际导弹、战略轰炸机等射程较远的投射工具相结合，构成了具有巨大威慑力量的战略核武器，这是第二代核武器的主力。它的威力通常为几十万吨至几百万吨梯恩梯当量。一般具有较好的生存能力、作战有效性、安全和保安性能。某些具有特殊性能的氢弹，如威力只有千吨梯恩梯当量、以中子杀伤效应为主的中子弹；以及以冲击波毁伤效应为主、放射性沾染大为减少的冲击波弹都属于第二代核武器。也有人主张只把６０年代末研制的，重量体积较小，比威力高的核武器称作第二代核武器。
