임계 질량이란 핵반응이 일어나는 데에 필요한 최소한의 질량을 말한다. 핵분열 가능 물질에 대하여 원자의 성질에 따라서 임계질량이 달라진다. 또한, 그 질량, 모양, 온도 등에 의존하기도 한다. 우라늄 235원자의 경우는 임계질량이 52㎏이기 때문에 구체로 만들었을 때 그 지름이 17㎝에 달한다. 그렇기 때문에 핵무기를 제조할 때 형태에 의존하는 임계질량을 잘 설정해야 한다.