Uma explosão nuclear de teste é uma experiência que envolve a detonação de uma arma nuclear. As motivações para o teste podem, normalmente, ser categorizadas como a verificação da arma em si, se funciona, ou estudar o seu funcionamento e seus efeitos (como a arma se comporta sob condições diversas, e como estruturas se comportam quando submetidas à arma). No entanto, o teste nuclear tem sido também usado como demonstração da força militar e científica do país que o realiza, assim como metódo de intimidação.
Testes de armas nucleares são, normalmente, classificados como sendo "atmosféricos" (na atmosfera ou acima desta), "subterrâneas", ou "subaquáticas". De todos estes, são os testes subterrâneos levados a cabo em profundas minas são os que menos riscos de saúde colocam em termos de cinza nuclear. Testes atmosféricos, os quais entram em contacto com o solo ou com outros materiais, apresentam o risco mais elevado. Armas nucleares têm sido testadas sendo largadas de aviões, do alto de torres, suspensas de balões, em barcas no mar, presas a cascos de navios, e até disparadas por foguetões para o espaço exterior.
O primeiro teste atómico da história foi levado a cabo pelos Estados Unidos em 16 de julho de 1945. A Experiência Trinity, arma desenvolvida pelo Laboratório Nacional de Los Alamos, teve uma potência aproximadamente equivalente a 20 kton. A primeira bomba de hidrogénio, de nome de código Ivy Mike, foi testada no atol Enewetak, nas Ilhas Marshall, a 1 de novembro de 1952, também pelos Estados Unidos. A maior arma nuclear alguma vez testada foi a Tsar Bomba da União Soviética, em Nova Zembla, com uma potência estimada de 57 Mton.
Em 1963, todos os estados nucleares e vários não-nucleares assinaram o Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares, comprometendo-se a não testarem armas nucleares na atmosfera, debaixo de água, ou no espaço exterior. O tratado permitia testes subterrâneos. A França continuou os seus testes atmosféricos até 1974, enquanto a República Popular da China continuou até 1980. O último teste subterrâneo por parte dos Estados Unidos foi em 1992, por parte da União Soviética em 1990, Reino Unido em 1991, e França e China até 1996. Após adotarem o Tratado de Interdição Completa de Ensaios Nucleares em 1996, todos estes estados se comprometeram a descontinuar todos os ensaios nucleares. A Índia e o Paquistão, ambos não-signatários, realizaram os últimos testes nucleares em maio de 1998. No atual século, apenas seis testes nucleares foram executados, em 2006, 2009, 2013, janeiro de 2016, setembro de 2016 e setembro de 2017, todos pela Coreia do Norte e seu polêmico programa nuclear.
O primeiro teste nuclear foi conduzido pelos Estados Unidos em 16 de julho de 1945, durante o Projecto Manhattan, tendo recebido o nome de código Trinity. O teste teve como objetivo confirmar se o desenho de armas nucleares de tipo implosivo era praticável, e para dar aos cientistas e militares uma ideia qual o tamanho e efeitos de uma explosão nuclear antes de tais armas serem usadas em combate contra o Japão. Embora o ensaio tenha dado uma boa aproximação de muitos dos efeitos físicos da explosão, não contribuiu apreciavelmente para a compreensão das cinzas nucleares, as quais não foram compreendidas claramente pelos cientistas do Projecto até aos bombardeamentos de Hiroshima e Nagasaki.
Os Estados Unidos conduziram apenas seis testes antes da União Soviética desenvolver a sua primeira bomba atómica, de nome de código Joe 1 (seu nome oficial era RDS-1), e testá-la a 29 de agosto de 1949. A início, nenhum dos dois países tinha muitas armas nucleares de reserva, pelo que os testes eram em número limitado (quando os Estados Unidos usaram duas armas na sua Operação Crossroads em 1946, estavam a explodir mais de 20% do seu arsenal da altura). No entanto, na década de 1950, os Estados Unidos tinham já estabelecida uma área de ensaios no seu próprio território (Área de ensaios de Nevada) e estavam também a usar uma área de ensaios nas Ilhas Marshall (Zona de Testes do Pacífico) para testes nucleares extensivos. Os testes iniciais foram usados para discernir os efeitos militares de armas nucleares (Crossroads avaliaram o efeito de armas nucleares num navio, e como se comportam subaquaticamente) e para testar novos desenhos de armas. Durante os anos da década de 1950, estes incluíram novos designs de bomba de hidrogénio, os quais foram testados no Pacífico, e também novos e melhorados desenhos de armas. A União Soviética iniciou também os seus testes, numa escala limitada, inicialmente no Cazaquistão. Durante as últimas fases da Guerra Fria, no entanto, ambos os países desenvolveram programas de testes acelerados, ensaiando várias centenas de bombas durante a segunda metade do século XX.
Testes nucleares podem acarretar diversos perigos. Vários destes ficaram conhecidos no ensaio Castle Bravo, realizado pelos Estados Unidos em 1954. O desenho da arma era, basicamente, uma nova forma de bomba de hidrogénio, tendo os cientistas subestimado o quão vigorosamente alguns dos materiais da arma viriam a reagir. Como resultado, a explosão - com uma potência de 15 Mton - foi mais de duas vezes mais poderosa do que o previsto. À parte este problema, a arma gerou também uma grande quantidade de cinzas radioativas, mais do que a antecipada, e uma mudança no padrão climatérico provocou o espalhamento das cinzas numa direção que não tinha sido evacuada a tempo. A mancha de cinzas espalhou altos níveis de radiação por mais de 160 km, contaminando várias ilhas habitadas em atóis vizinhos (as populações tiveram de ser evacuadas, muitas sofrendo de queimaduras de radiação e, mais tarde, de outros efeitos como elevada taxa de cancro e de defeitos de nascença), bem como uma embarcação de pesca japonesa. Um dos seus membros faleceu devido a envenenamento radioativo após ter retornado ao porto, temendo-se que o peixe transportado pela embarcação tivesse entrado na cadeia japonesa de fornecimento alimentar.
Castle Bravo foi o pior acidente nuclear dos Estados Unidos, mas muitos dos seus problemas constituintes - enorme e imprevisível potência, mudança de padrões climatéricos, contaminação não planeada de populações e respectivas cadeias de fornecimento alimentar - ocorreram, igualmente, durante ensaios levados a cabo por outros países. Preocupações acerca de espalhamento de cinzas nucleares a nível mundial levaram, eventualmente, ao Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares em 1963, o qual limitou os seus signatários a ensaios subterrâneos. Tal, no entanto, não levou a que todos os ensaios em curso cessassem, mas como os Estados Unidos e a União Soviética terminaram os seus testes atmosféricos, tal representou um corte substancial no número de testes total acima do solo, já que cerca de 86% dos ensaios a nível mundial eram levados a cabo por aqueles dois países. A França continuou os seus ensaios atmosféricos até 1974, e a República Popular da China até 1980.
Quase todas as novas potências nucleares anunciaram a sua posse de tais armas com um ensaio nuclear. A única potência nuclear reconhecida que reclama nunca ter conduzido um teste é a África do Sul (que, desde então, afirma ter desmantelado completamente o seu arsenal após o fim do regime do Apartheid). O Estado de Israel é considerado pela maioria das agências de informação de vários países como possuindo um arsenal nuclear de tamanho considerável, embora nunca tenha levado a cabo testes. Peritos discordam quanto ao facto de ser possível possuir arsenais nucleares fiáveis - em especial aqueles que usam desenhos avançados de ogivas, tais como bombas de hidrogénio e armas miniaturizadas - sem testar, embora todos concordem ser muito improvável o desenvolvimento de inovações nucleares significativas sem proceder a ensaios. Uma outra aproximação é usar supercomputadores para conduzir ensaios "virtuais", mas o valor destas simulações sem verdadeiros dados resultantes de um teste são considerados pobres e insuficientes.
Alguns testes nucleares têm sido realizados com fins "pacíficos". Denominados explosões nucleares pacíficas, foram usados para avaliar se explosões nucleares poderiam ser usadas para fins não-militares, tais como a escavação de canais e portos artificiais, ou para estimular campos de petróleo e gás. Em muitos casos os resultados foram por demais radioativos para terem aplicabilidade e os programas provaram ser desfavoráveis tanto económica como politicamente.