Zwykły materiał wybuchowy działa na podobnej zasadzie jak spalanie węgla czy drewna: atomy tworzące materiał zmieniają układ i łączą się z tlenem z powietrza, a po zmianie układu powstaje nadmiar energii, który powoduje ich szybkie poruszanie się. Uzyskiwanie energii można sobie wyobrazić na przykładzie piłeczki, która znajduje się w dołku na szczycie góry. Dopóki nikt nie rusza piłeczki, będzie ona sobie tam spokojnie leżeć. Jeżeli ktoś ją popchnie na tyle, że wyskoczy z dołka, to stoczy się w dół góry, nabierając prędkości. Energię jądrową można uzyskać na podobnej zasadzie, ale zamiast zmiany konfiguracji atomów, zmieniamy konfigurację protonów i neutronów w jądrach atomowych. Jeżeli uda nam się podzielić duże jądro (np. uranu) na dwa mniejsze lub połączyć dwa małe (np. wodór) w jedno większe, to uzyskamy energię. Ponieważ cząsteczki tworzące jądra bardzo silnie ze sobą oddziaływują, o wiele mocniej niż całe atomy, tym większą energię można uzyskać. Z jednego grama uranu można uzyskać energię odpowiadającą około 3 tonom węgla. Jeżeli wyzwolimy tę energię bardzo gwałtownie – dostaniemy eksplozję jądrową.

Grzyb po eksplozji nie jest wyłącznie związany z bombą atomową – konwencjonalny wybuch także może doprowadzić do tego zjawiska. Ogólnie taki efekt powstaje, gdy wybuch następuje nad ziemią i jest bardzo silny. Fala uderzeniowa po eksplozji tworzy sferę, a ponieważ wewnątrz znajduje się bardzo gorące powietrze unosi się ono niezwykle szybko do góry. Te zjawisko tworzy trzonek grzyba. Natomiast zassany od dołu pył unosi się wzdłuż tego trzonka, ale na skutek grawitacji zaczyna opadać tworząc kapelusz grzyba.  Można to do pewnego stopnia porównać do pęknięcia worku w odkurzaczu: jeżeli powstanie w nim dziura, a odkurzacz ciągle pracuje, to gwałtownie wypycha kurz, który następnie opadnie wokół.

Niebezpieczeństwo związane z bombą jądrową wynika przede wszystkim z jej niezwykłej mocy, którą podaje się zwykle w tonach zwykłego ładunku wybuchowego (TNT). Bomby jądrowe mają moc od tysięcy do milionów ton TNT, co oznacza, że jedna bomba może całkowicie zniszczyć całe miasto. Drugą groźbą jest fakt, że poza niszczycielską falą uderzeniową, w odróżnieniu od konwencjonalnych eksplozji, bomba jądrowa oddziałuje na organizmy żywe przez promieniowanie oraz, długofalowo, przez radioaktywne skażenie obszaru wokół eksplozji.