核兵器（かくへいき、英: nuclear weapon）は、核分裂の連鎖反応、または核融合反応で放出される膨大なエネルギーを利用して、爆風、熱放射や放射線効果の作用を破壊に用いる兵器の総称。原子爆弾、水素爆弾、中性子爆弾などの核爆弾（核弾頭）とそれを運搬する運搬兵器で構成される。技術の根幹が原子力発電と同様であり、原子力発電による生成物が核兵器の燃料となり得る。そのため核兵器の燃料が単純製造されることはほとんど無く、核兵器保有国の自国内にある原子力発電所から供給される使用済み核燃料が利用される。

核兵器は生物兵器、化学兵器と合わせてNBC兵器（またはABC兵器）とよばれる大量破壊兵器である。一部放射能兵器も含めて核兵器と称する場合があるが、厳密には放射能兵器を核兵器に分類するのは誤りである。

核兵器は、人類が開発した最も強力な兵器の一つであり、一つの爆弾で都市を壊滅させる事も可能である。通常兵器と比較して広範囲に、無差別に、残留放射能として長年にわたり破壊的影響を与える。開発されてから20世紀後半に配備数が世界中に増えるにつれ核戦争の脅威が想定されるようになり、単なる兵器としてだけではなく国家の命運、人類の存亡にも影響するものとして、開発・配備への動きのみならず、規制・廃棄の動きなど様々な議論の対象となってきた。