Pienin yleisön tuntema ydinase oli W54, 10.6 x 15.7 tuuman (27.3 x 40 cm) sylinteri, joka painoi vain 51 naulaa (23 kg). W54:ää käytettiin sekä Davy Crockettin rekyylikiväärissä (ydinkranaatin kranaatinheitin maajoukkoja varten) että Mk-54 SADM:ssä (Special Atomic Demolition Munition), käsin toimitetussa ydinpommissa vihollisen satamiin hyökkäämiseen. Vuonna 54 Hardtack-operaation aikana testattu W1954:n prototyyppi oli vielä pienempi, vain 10.6 x 11.8 tuumaa (27 x 30 cm), mikä on lähellä sitä, mitä monet ydintutkijat pitävät teoreettisesti pienimpänä ydinaseena. Davy Crockettin tuotto oli 10–20 tonnia – tarkoituksella pidetty alhaisena, jotta se olisi turvallista ampuville –, kun taas SADM:n tuotto vaihteli 10–1 kilotonni välillä.
Ydinaseen luomiseen tarvitaan kriittinen massa halkeamiskelpoista materiaalia ja runko asetyyppiselle laukaisulle tai räjähdysmäisille linsseille. Plutoniumin kriittinen massa on noin 10.5 kg (23 lb), halkaisijaltaan 10.1 cm (4 tuumaa). Tämä ei riitä multiplikatiivisen ketjureaktion käynnistämiseen, mutta tuottaa tarpeeksi säteilyä, joka on tappavaa, jos pidät sitä.
Ketjureaktion aikaansaaminen vaatii plutoniumin lisäämistä, vain hieman – vain 10% kriittistä massaa riittää luomaan 10-20 tonnin tuoton ydinase, joka on jo Davy Crockett -kärjen kantaman alueella. 20 % kriittistä massaa ylittävästä saannosta saadaan 100 tonnia, kun taas 35 % kriittisen massan ylityksestä voi nousta 250 tonniin. Pienimmillä ydinaseilla olisi tuotto jossain tällä alueella.
Yleisö ei voi tietää varmasti, mikä on pienin ydinase, koska se on luultavasti luokiteltu. Neuvostoliitto työskenteli useiden ydinaseiden parissa, jotka pysyvät täysin salassa, ja Yhdysvallat on myös tehnyt, vaikka jälkimmäisessä tapauksessa on enemmän avoimuutta. Eräs entinen Neuvostoliiton kenraali Alexander Lebed väitti “matkalaukkuydinten” olemassaolon uutishaastattelussa syyskuussa 1997 ja käynnisti ketjun spekulaatioita siitä, mahtuuko pienin ydinase 60 x 40 x 20 cm matkalaukkuun. Yleinen yksimielisyys on, että tämä olisi tarpeeksi tilaa ydinaseen luomiseen, erityisesti teknisesti kehittyneelle maalle. Siitä on kuitenkin vähän konkreettista näyttöä.