Najmanjše jedrsko orožje, znano javnosti, je bil W54, valj 10.6″ x 15.7″ (27.3 x 40 cm), ki je tehtal le 51 funtov (23 kg). W54 je bil uporabljen tako v neodmetni puški Davy Crockett (jedrski minomet za kopenske čete) kot v Mk-54 SADM (Special Atomic Demolition Munition), ročno dostavljeni jedrski časovni bombi za napad na sovražna pristanišča. Prototip za W54, preizkušen med operacijo Hardtack leta 1954, je bil še manjši, s samo 10.6″x11.8″ (27 x 30 cm), blizu tistemu, kar mnogi jedrski znanstveniki menijo, da je teoretično najmanjše jedrsko orožje. Davy Crockett je imel 10-20 ton donosa – namerno je bil nizek, da bi bil varen za tiste, ki ga streljajo – medtem ko je imel SADM variabilni izkoristek med 10 tonami in 1 kilotono.
Za izdelavo jedrskega orožja je potrebna kritična masa cepljivega materiala in ohišje za sprožilec pištole ali eksplozivne leče. Kritična masa plutonija je približno 10.5 kg (23 lb), 10.1 cm (4 in) v premeru. To ni dovolj za začetek multiplikativne verižne reakcije, vendar proizvaja dovolj sevanja, da bi bilo smrtonosno, če bi ga držali.
Za proizvodnjo verižne reakcije je potrebno le malo povečati plutonij – samo 10 % nad kritično maso zadostuje za ustvarjanje jedrskega orožja z donosom 10-20 ton, ki je že v dosegu bojne glave Davyja Crocketta. 20 % nad kritično maso daje donos 100 ton, 35 % nad kritično maso pa lahko doseže 250 ton. Najmanjše jedrsko orožje bi imelo donos nekje v tem območju.
Javnost ne more zagotovo vedeti, kaj je najmanjše jedrsko orožje, saj je verjetno tajno. Sovjetska zveza je delala na različnih vrstah jedrskega orožja, ki ostaja popolnoma tajno, in tudi ZDA, čeprav je v zadnjem primeru več preglednosti. Nekdanji sovjetski general Alexander Lebed je v intervjuju za novice septembra 1997 trdil o obstoju “nuklearke v kovčku” in sprožil verigo ugibanj o tem, ali bi najmanjše jedrsko orožje lahko šlo v kovček velikosti 60 x 40 x 20 cm. Splošno soglasje je, da bi bilo to dovolj prostora za izdelavo jedrskega orožja, zlasti za tehnološko dovršeno državo. Vendar je za to malo konkretnih dokazov.