Najmanje nuklearno oružje poznato javnosti bio je W54, cilindar 10.6″x15.7″ (27.3 x 40 cm) koji je težio samo 51 lbs (23 kg). W54 se koristio i u pušci Davy Crockett bez trzaja (nuklearni minobacač za kopnene trupe) i u Mk-54 SADM (Specijalna atomska streljiva za uništavanje), ručno isporučenoj nuklearnoj tempiranoj bombi za napad na neprijateljske luke. Prototip za W54, testiran tijekom operacije Hardtack 1954., bio je još manji, sa samo 10.6″x11.8″ (27 x 30 cm), blizu onome što mnogi nuklearni znanstvenici misle da je teoretski najmanje nuklearno oružje. Davy Crockett imao je prinos od 10-20 tona – namjerno je bio nizak kako bi bio siguran za one koji ga ispaljuju – dok je SADM imao varijabilni prinos između 10 tona i 1 kilotona.
Za stvaranje nuklearnog oružja potrebna je kritična masa fisijskog materijala i šasija za okidač tipa pištolja ili eksplozivne leće. Kritična masa plutonija je oko 10.5 kg (23 lb), 10.1 cm (4 in) u prečniku. Ovo nije dovoljno za pokretanje multiplikacijske lančane reakcije, ali proizvodi dovoljno zračenja da bude smrtonosno ako ga držite.
Za proizvodnju lančane reakcije potrebno je samo malo povećati plutonij – samo 10% preko kritične mase dovoljno je za stvaranje nuklearnog oružja s prinosom od 10-20 tona, već u dometu bojeve glave Davyja Crocketta. 20% preko kritične mase daje prinos od 100 tona, dok 35% preko kritične mase može doseći 250 tona. Najmanje nuklearno oružje imalo bi učinak negdje u ovom rasponu.
Javnost ne može sa sigurnošću znati što je najmanje nuklearno oružje, jer je vjerojatno povjerljivo. Sovjetski Savez je radio na nizu nuklearnog oružja koje ostaje potpuno tajno, kao i SAD, iako je u potonjem slučaju više transparentnosti. Jedan bivši sovjetski general, Alexander Lebed, ustvrdio je postojanje “nuklearke u koferima” u jednom intervjuu za vijesti u rujnu 1997., pokrenuvši lanac nagađanja o tome može li najmanje nuklearno oružje stati u kovčeg dimenzija 60 x 40 x 20 cm. Opći je konsenzus da bi to bio dovoljan prostor za stvaranje nuklearnog oružja, posebno za tehnološki sofisticiranu zemlju. Međutim, malo je konkretnih dokaza za to.