蘑菇云又名蕈状云，指的是由于爆炸而产生的强大的爆炸云，形状类似于蘑菇，上头大，下面小，由此而得名。云里面可能有浓烟，火焰和杂物，现代一般特指原子弹或者氢弹等核武器爆炸后形成的云。火山爆发或
天体撞击也可能生成天然蘑菇云。
蘑菇云因地面附近突然出现很多低压的热气。热气飞快上升，造成向外向下翻的漩涡，称为“烟云”，同时真空状态使得烟和杂物从中央向上翻腾，形成“尘柱”（蘑菇梗）。大量气体最终到达和周围的空气同样压力的高度，卷上去的杂物驱散，漂移下来。
最大的被拍摄照片的蘑菇云是在
苏梅克-列维九号彗星（Shoemaker-Levy 9）撞击木星出现的。蘑菇云升到云层几百公里之上。
为了在
核爆炸地点造成最大可能的破坏，如攻击像导弹地下仓库及雷达设施等具体军事目标，
核弹需要在接近地面时引爆。核
战略家们创造了一个恰当的名词“地爆”来称谓它。作为核爆炸的形式之一，地爆的声响就好似一场大暴雨或是气球炸裂时发出的声音。此外，在日本
广岛和
长崎投下的
原子弹是在远离地面的
空中爆炸的，被称作“空爆”。“空爆”的杀伤范围更大，但它的点爆炸威力却较弱。
在地爆时，地面被炸出一个巨大的弹坑，大量的泥土和碎石被抛向空中。在“爆心投影点”，即爆点附近，爆炸的威力可以使岩石水分蒸发，甚至将其熔化。在间隔一段时间后，离爆心较远的岩石也将被粉碎，从弹坑中散射出来。这一过程的发生，连同烧焦了的弹体和弹壳的残骸，都加剧了核火球把大量的尘埃带入到
大气层中，被蒸发了的岩石和金属以及被熔化成液态状的岩石很快就凝缩成极小的尘埃微粒。
核爆炸的强烈
放射性使得一切都变成了带有
放射性沾染的废墟。放射性持续的时间取决于是什么样的放射材料。为了增加
放射性强度，
核弹表面可涂上一层像钚那样具有高度放射性的物质，这种核弹常被称作“
脏弹”。而最大的“洁弹”是
中子弹。它爆炸时产生的能量几乎全部都变成具有很大杀伤力的
中子束，而不是
冲击波，就像放射性一样，具有致命的杀伤力，它使所有与中子冲撞的东西也具有放射性。但中子弹的目标是杀伤人，而建筑设备却完好无损。一般说来，既消灭敌人的有生力量，同时占领敌人的城市（在
放射性允许的条件下），是夺取战争胜利的理想方式，正是基于这种考虑，人们才研制中子弹。
当一个核装置被引爆时，周围较大范围内都将产生大量的X射线、中子 、α粒子等
高能粒子，它们不仅具有摧毁四周一切建筑、杀死大范围内一切有生命的物体的本领，更直接的作用是极迅速地加热周围空气。这些高温空气和着大量尘埃在爆炸力和浮力作用下高速升空。最先它们升空时是形成一道云柱，当云柱升高膨胀后，其顶部空气和尘埃碰到上面的冷空气将开始降温。当这些上升的空气和尘埃降温到同周围空气几乎等温时，它们将减速上升，然后改变运动方向，变成向周围平移，最后逐渐变为下降。由于“云柱”的变化在其顶部的各个方向一般都比较均匀，蘑菇云因此形成。
原子弹之所以不同于其它的炸弹，其关键在于它爆炸时释放出无以伦比的能量，在其爆炸中心区会产生数千万度的高温与几百万个亿帕的高压。这些高温高压迅速地影响着其周围的空气，大约在二万分之一秒的时间内就能使它周围的空气升温膨胀而又快速上升，并且依靠那上冲时的巨大能量将地面的石头、碎片、粉尘等各种物质粒上高空而形成蘑菇茎。而在上升 的过程中由于同周围低湿空气的接触，这就使得热气团的温度逐渐降到同周围气体的温度相同了，于是便向水平方向散开而形成蘑菇顶，这样一个完整的蘑菇云便形成了。
被核爆炸掀起的大石块虽然很快从空中落回地面，但是一个巨大的、由放射性微粒构成的烟柱却腾空而起，一直进入大气层。核爆炸会产生一股强大的向上对流的空气，这股气流有助于把核尘埃带到地球大气层中的逆温层顶部，即人们所熟知的对流层顶。对流层顶以下就是对流层。在这里，空气的温度随着高度的下降而降低并且易于形成不稳定的对流。大多数气候现象都在对流层生成，如云、暴风雪、锋（即冷热团的分界处）等。对流层顶以上是同温层。空气的温度在这里随着高度的增加而升高，而空气的运动变得相对稳定。地面至对流层顶的高度，在极地为6英里，在
赤道则为11英里。同时，对流层顶在不同地区上空的高度还根据不同气候条件的变化而有所不同。当核尘埃烟柱到达对流层顶时，便开始沿水平方向向四周扩散，形成人们所熟知、然而却决不愿亲历目睹的蘑菇状烟云。它非常像在冷锋中积雨云的风暴云层加速展开的情景，当其升到对流层顶时，同样也是水平地向四周扩散，从而形成一个“铁钻”的形状。在
爆炸当量为100万吨级或更大威力的核爆中，核尘埃将升入同温层，抵达15英里的高空，当爆炸当量为5000万吨级时， 核尘埃则上升到30英里的高空。