第四代核武器就是核定向能武器：因为这些 核弹 不产生 核辐射 ，因此可作为“ 常规武器 ”使用，主要种类有： 粒子束武器 、激光引爆 核炸弹 、干净的聚变弹、同质异能素武器等（因为 反物质 是靠正负物质的 湮灭 产生破坏力，所以 反物质弹 不算在核子武器当中）。
第四代的另一特点是突出某一种效果，如突出电磁效应的电磁脉冲弹，使通讯信号混乱，使高能激光束、粒子束、电磁脉冲 等离子体 定向发射，有选择地攻击目标，单项能量更集中，有可控制的特殊杀伤破坏作用。
金属氢
金属氢在一定压力下可转化为固体结晶体，在室温下无需密封就可保持很长时间，其爆炸威力相当于相同质量TNT炸药的25—36.3倍，因此被列为 美国 国家点火设施（NIF）科学计划的研究项目。
核同质异能素
核同质异能素 的能量量级约为2GJ/g，比高能炸药大100万倍，核同质异能素的核裂反应能量更大，高达80GJ/g。目国外一些研究所正在系统研究核同质异能素的性质和释放能量的方法，美国和法国的有关研究机构正在进行研究，通过 重离子 碰撞或 惯性 约束聚变 中微 爆炸产生的 中子 脉冲进行 核合成 ，可得到核同质异能素。像 金属氢 一样，核同质异能素武器身兼两任，可在 常规武器 和 核弹 领域双栖，既能当“常规武器”，也可作为“干净” 氢弹 的扳机。
反物质
反物质 的研究始于20世纪40年代后期，但进展缓慢。1986年，人类首次捕获到 反质子 ，2002年较大批量地制造出了反氢原子。反物质与正物质相遇时，会在瞬间 湮灭 ，释放出巨大能量，足以压缩 或 丸产生链式反应。只需几微克反物质，就可用作 热核 爆炸的扳机，或者激发出极强的X射线或 γ射线 。反物质在军事上有多种潜在用途，是目前正在研制的第四代核武器中最重要的一种，美国费米实验室、欧洲核子中心以及 俄罗斯 的高能物理研究所，都在进行反物质的生产和研究。