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  1979年美國參議院的技術評估辦公室曾評價過不同程度的核戰爭導致的後果,結果顯示如果美蘇之間爆發全面核戰爭,那麼美國可能有35%到77%的人口會消失(其中7000萬到1.6億人直接死於核武器的攻擊),而蘇聯則可能有20%到40%的人死去。 雖然冷戰過後經歷了核裁軍,但倘若核戰爭爆發,人類社會還是有可能遭受毀滅性打擊。

  1980年代早期科學家開始研究核武器導致的大氣層問題,結果顯示核武器爆炸後產生的煙塵可能會在大氣層中漂流數週並遮蔽太陽光。1983年TTAPS的研究首次提出了“核冬天”這一概念。  2007年的一項研究顯示如果爆發較大規模的核戰爭,美國、歐洲和中國這些主要農業產區的氣溫可能降低12–20 °C,俄羅斯地區甚至可能會降低35 °C。而其預估的核冬天延續時間也加長數十年,就算是小規模的核戰爭也會導致十幾年的核冬天。2008年的一項研究顯示和核戰爭還會造成一個巨大的臭氧層空洞,進一步影響人類生存。  核冬天會影響人類農業產量,進一步引發核饑荒。2013年國際防止核戰爭醫生組織的報告稱光印度和巴基斯坦之間爆發核戰爭就會使得世界上三分之一的人口陷入饑荒。

  核爆電磁脈衝將導致電子裝置線入癱瘓。比如光一個用以進行電磁脈衝攻擊的核武器在美國領土中心上空爆炸,整個美國的電子設施就有可能會陷入癱瘓。醫療裝置、通訊裝置的失靈都會導致進一步的人類滅絕。這種影響可能持續數月甚至數年之久。2013年美國眾議院就“致命攻擊下高壓電基礎設施安全性”一題進行過討論,歐盟也曾就類似議題進行過探討。但核爆電磁脈衝的危險性和可能性可能也是被一些媒體高估了,《今日物理》稱世界上還沒有能造成大規模傷害的電磁脈衝武器。

  核爆炸後,原子塵將逐漸回落,它一般隻影響核爆發生地數百英里內的地區。但是原子塵含有極危險的輻射,導致人類罹患各種疾病,被它汙染的水和食物也將損害人體健康。
核浩劫或核子末日是大規模核戰爭及核輻射導致的一種世界末日。在這種情況下,核冬天發生,世界上大多數的城市會被摧毀,很多人類科技已不能再使用,而地表也變得難以居住。