O isótopo estável do hidrogênio usado na bomba termonuclear é o deutério. O deutério é um isótopo do hidrogênio que possui um próton e um nêutron em seu núcleo, enquanto o isótopo mais comum do hidrogênio, o prótio, possui apenas um próton. O deutério é usado em bombas termonucleares porque pode se fundir com outros isótopos de hidrogênio, como o trítio, para liberar grandes quantidades de energia. Esta reação de fusão é o mesmo processo que alimenta o sol e as estrelas.

O deutério também é um componente importante do gatilho da bomba de hidrogênio, que é uma pequena bomba de fissão nuclear usada para iniciar a reação termonuclear. O gatilho é feito de urânio ou plutônio e, quando detonado, libera nêutrons que são absorvidos pelos átomos de deutério e trítio do combustível termonuclear. Esta reação faz com que os átomos de deutério e trítio se fundam, liberando grandes quantidades de energia e criando a explosão termonuclear.

O deutério é um isótopo relativamente comum de hidrogênio e pode ser extraído da água. No entanto, o processo de extração de deutério da água é caro e demorado, razão pela qual o deutério é um material valioso e estratégico.