L'isotopo stabile dell'idrogeno utilizzato nella bomba termonucleare è il deuterio. Il deuterio è un isotopo dell'idrogeno che ha un protone e un neutrone nel nucleo, mentre l'isotopo più comune dell'idrogeno, il protio, ha un solo protone. Il deuterio viene utilizzato nelle bombe termonucleari perché può fondersi con altri isotopi dell'idrogeno, come il trizio, per rilasciare grandi quantità di energia. Questa reazione di fusione è lo stesso processo che alimenta il sole e le stelle.

Il deuterio è anche un componente importante dell'innesco della bomba all'idrogeno, che è una piccola bomba a fissione nucleare utilizzata per avviare la reazione termonucleare. L'innesco è fatto di uranio o plutonio e, quando viene fatto esplodere, rilascia neutroni che vengono poi assorbiti dagli atomi di deuterio e trizio nel combustibile termonucleare. Questa reazione provoca la fusione degli atomi di deuterio e trizio, rilasciando grandi quantità di energia e creando l'esplosione termonucleare.

Il deuterio è un isotopo relativamente comune dell'idrogeno e può essere estratto dall'acqua. Tuttavia, il processo di estrazione del deuterio dall’acqua è costoso e richiede molto tempo, motivo per cui il deuterio è un materiale prezioso e strategico.