核弹是后期强大的战略武器，主要用于摧毁敌方城市和部队。核弹分为原子弹和热核武器两种类型，前者解锁时间较早但威力较小，后者需要更高级的科技才能研发破坏范围更广。要制造核弹需要先完成曼哈顿计划研究，随后解锁核裂变和核聚变技术。生产核弹需要消耗大量生产力，并且必须拥有铀资源。每枚核弹需要消耗一个单位的铀，因此在准备阶段要确保有足够的铀储备。使用核弹前需要将其部署在合适的单位上，导弹发射井是固定的发射设施，建造在城市境内。

导弹巡洋舰和核潜艇是海上移动发射平台，可以更灵活地接近目标。轰炸机也能携带核弹执行远程打击任务，在爆炸范围内的所有单位都会受到巨大伤害，非满血单位通常会被直接消灭。城市在遭受核打击后人口会急剧减少，城区建筑遭到严重破坏，城市防御值大幅下降。被核弹攻击的区域会留下持续许久的辐射污染，处在辐射地块上的单位每回合都会掉血。核弹的最佳使用时机是在战争陷入僵局时，用来突破敌方坚固防线。

使用核弹会带来严重的外交后果，所有文明都会立即对使用核弹者产生强烈谴责。多次使用核弹可能导致全球公愤，甚至引发其他文明的联合宣战。核弹爆炸后要迅速组织部队占领被削弱的城市，或者利用爆炸造成的缺口突破防线。辐射区域需要时间恢复，在辐射消散前尽量避免让单位长时间停留。