Detonasjonen av et atomvåpen frigir enorme mengder radioaktiv stråling som kan føre til død, sykdom og lidelse over både kort og lang sikt. Eksponering til mindre doser stråling kan også ha genetiske konsekvenser som kan overføres til fremtidige barn. Det har blitt estimert at 2.4 millioner mennesker globalt vil eventuelt dø fra kreftsykdommer som konsekvenser av atomprøvesprenginger utført mellom 1945 og 1980.
I tillegg til landområdene som blir kontaminert av den umiddelbare atomsprengingen, kan radioaktivt nedfall spres over enda lengre distanser gjennom vinden og gjøre enda større områder ubrukelig for landbruk. På globalt nivå er det estimert at bruk av mindre enn ett prosent av verdens atomvåpen kan forstyrre det globale klimaet og true over to milliarder mennesker med hungersnød over lengre tid. Dette vil være et resultat av en såkalt "nuclear winter", et katastrofalt fenomen som truer økosystemet menneskerasen avhenger av.
Atombomber kan ikke skille mellom sivile og militære mål, og blant annet helse- og sikkerhetstjenester vil bli like hardt rammet som resten i et atomangrep. Ingen byer er forberedt på å håndtere ødeleggelsen påført i et slikt scenario. Kaotiske tilstander kan bryte ut og flyktende befolkninger kan produsere en flyktningkrise i et omfang aldri før opplevd.