Terorisme nuklir adalah kemungkinan hipotetis saat ini bahwa teroris dapat memperoleh dan menggunakan bahan radioaktif untuk tujuan yang merusak. Misalnya, “bom kotor” (senjata radiologi) yang diledakkan di area yang luas dapat menghabiskan biaya puluhan atau ratusan juta dolar untuk pembersihannya. Bom kotor semacam itu secara tegas tidak sama dengan bom nuklir — itu hanya terdiri dari bahan radioaktif yang diledakkan oleh bom konvensional, dengan tujuan menyebabkan kontaminasi radioaktif. Tentu saja, senjata nuklir teroris juga akan dianggap sebagai jenis terorisme nuklir.
Pakar keamanan di seluruh dunia menganggap terorisme nuklir sebagai risiko yang masuk akal, dan beberapa analis terkemuka menganggap hanya masalah waktu sebelum bom kotor atau senjata nuklir diledakkan oleh teroris di kota besar. Dampak bom kotor terutama bersifat psikologis — beberapa analisis menemukan bahwa itu akan menyebabkan sedikit korban, meskipun kepanikan massal bisa sangat merusak. Senjata nuklir, bagaimanapun, bisa membunuh di mana saja antara beberapa ratus dan lebih dari satu juta orang, tergantung pada hasil dan di mana ia diledakkan.
Beberapa kelompok teroris telah menyatakan minatnya untuk memperoleh bahan yang diperlukan untuk melakukan terorisme nuklir, terutama uranium yang diperkaya yang dapat digunakan untuk membuat bom nuklir. Osama bin Laden menyebut pembangunan bom nuklir sebagai misi suci Al Qaeda. Namun, terlepas dari ini, hanya ada sedikit bukti nyata tentang rencana ekstremis untuk mendapatkan bahan untuk terorisme nuklir.
Pada bulan November 2006, organisasi intelijen Inggris MI5 memperingatkan bahwa teroris Islam berencana untuk meledakkan bom nuklir di sebuah kota Inggris, tetapi tidak diketahui seberapa canggih perencanaan ini. Pada bulan Juni 2007, Fox News mengklaim bahwa FBI mengatakan kepada pers bahwa Adnan Gulshair el Shukrijumah bertanggung jawab atas perencanaan peledakan bom nuklir di beberapa kota AS, tetapi ini belum dikuatkan secara independen.
Lebih nyata, pada November 2007 dilaporkan oleh 60 Minutes bahwa pencuri menyusup ke fasilitas penelitian nuklir Pelindaba dekat Pretoria, Afrika Selatan, tetapi melarikan diri tanpa uranium yang diperkaya. Pencuri ini tidak pernah diidentifikasi.