Jedním z účinků atomové bomby je takzvaný atomový hřib. Bezprostředně po výbuchu jaderné zbraně vznikne velká ohnivá koule, kterou tvoří vzduch o velmi vysoké teplotě. Tato horká vzduchová koule se chová jako horkovzdušný balón a stoupá v okolním chladném vzduchu směrem vzhůru. Několik sekund po explozi silně září, postupně se její jas zmenšuje. Cestou vzhůru se tato horká vzduchová maxibublina postupně ochlazuje a rozpíná se do stran. Tak se vytvoří horní klobouk atomového hřibu, s typicky bělavou barvou.

Zabarvení klobouku způsobuje kondenzace obrovského množství vodní páry obsažené v oblaku hřibu, která dává vzniknout bělavým drobounkým kapičkám vody. Klobouk atomového hřibu se však postupně zbarvuje a tmavne, protože je do něj nasáván prach a nečistoty z místa výbuchu. Vzduch je do hřibu nasáván zespodu komínovým efektem rychlostí až 440 km/h a vytváří pomyslnou nohu atomového hřibu. Během 2 minut od výbuchu bomby ráže jedné megatuny TNT dosáhne atomový hřib výšky kolem 12 km a dál roste. Jeho zvětšování skončí v okamžiku, kdy se ochladí na teplotu okolního vzduchu. Asi za 10 minut může dosáhnout výšky kolem 20 km.

Samotný atomový hřib obsahuje značné množství silně radioaktivních látek, které se během několika hodin pozvolna rozptýlí vlivem větru a zamoří časem území vzdálené až desítky kilometrů od epicentra výbuchu.