Efek yang sering dianggap paling berbahaya adalah radiasi ionisasi. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), radiasi dari ledakan nuklir dapat merusak sel dan DNA manusia.
Paparan radiasi dalam dosis tinggi dapat menyebabkan penyakit radiasi akut yang ditandai dengan mual, muntah, kerusakan organ, hingga kematian dalam waktu singkat.
Dalam jangka panjang, radiasi juga meningkatkan risiko berbagai jenis kanker, terutama leukemia dan kanker tiroid.
Penelitian terhadap para penyintas bom atom di Jepang yang dilakukan oleh Radiation Effects Research Foundation menunjukkan peningkatan risiko kanker yang dapat muncul puluhan tahun setelah paparan radiasi.
Selain radiasi langsung, ledakan nuklir juga menghasilkan fallout radioaktif, yaitu partikel radioaktif yang terangkat ke atmosfer lalu jatuh kembali ke bumi bersama debu atau hujan. Partikel ini dapat mencemari tanah, air, tanaman, dan rantai makanan.
Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (EPA) menjelaskan bahwa fallout dapat menyebar ratusan hingga ribuan kilometer tergantung arah angin.
Paparan jangka panjang terhadap partikel ini berpotensi menyebabkan penyakit kronis dan kerusakan lingkungan.
Dampak nuklir juga dapat berlangsung sangat lama. Beberapa unsur radioaktif seperti cesium-137 dan strontium-90 memiliki waktu paruh sekitar 30 tahun. Artinya, wilayah yang terkontaminasi dapat tetap berbahaya selama puluhan tahun.
