1、質能方程 即 e = mc^2

在特定的情況下（包括特殊的環境以及特殊的材料）,物質的質量能夠轉換成能力,其變換的公式即質能方程.方程中e為產生的能量,m為轉換的物質的質量,c為光速即3*10^8 m/s.

2、重核裂變（特殊的材料與環境）

某些特殊的材料（如鈾等放射性物質）在受到中子轟擊後,能夠分裂成中子以及比其更輕的原子,於此同時損失質量,這些損失的質量即轉換成能量的質量,即質能方程中的m；而進行重核裂變需要一定的溫度,以及需要將一定質量的反應元素（鈾）壓縮在一定的體積中,這樣裂變才能發生,這個體積叫做臨界體積.

3、鏈式反應（）

即使裂變不停發生,直至反應材料耗盡.用中子轟擊處於臨界體積中的反應材料（一般為鈾）,然後使其分裂成其他元素的原子核以及3個中子,這3個中子繼續去轟擊下3個鈾原子,使其繼續分裂,從而往複不停直至材料耗盡.

4、原子彈

原子彈裡面是由2塊鈾（一塊大,一塊小）以及一個普通炸彈組成.開始時,兩個鈾塊是分離的,在原子彈內部有中子不停轟擊,由於2塊鈾分離的,故沒有達到臨界體積,無論中子怎麼轟擊都是不會發生反應的.當需要引爆的時候,只需引爆其內部的普通炸彈,通過炸彈的衝擊力使小塊鈾塊與大塊鈾塊粘在一起,從而達到臨界體積；炸彈爆炸產生的能量迅速提升原子彈內部溫度,於是鏈式反應發生,重核裂變不停止直至鈾完全耗盡.由於質能方程中,能量與質量成正比且該係數為光速的平方,故即使質量非常小,但是產生的能量還是非常可觀的。