On vaikeaa arvioida mahdollisen ydinsodan maailmanlaajuisia seuraamuksia, ja siksi kenties siitä ei usein kuule puhuttavan. Myöskään valtioiden mahdollisista selvitymissuunnitelmista ydinkatastrofin sattuessa ei keskustella. Jos ikinä ydinaseita käytettäisiin sodassa, seuraamukset koko maapallolle olisivat valtavat.
Intiaa ja Pakistania pidetään ydinasevaltioista epävakaimpina ja niiden välistä ydinsotaa todennäköisimpänä. Toisen käyttäessä ydinasetta, toinen luultavasti kostaisi ja tämä kierre jatkuisi. Näillä valtioilla on kuitenkin verrattain pienet ydinasearsenaalit ja sota Yhdysvaltojen ja Venäjän välillä olisi paljon tuhoisampi. On epätodennäköistä, että oikeassa ydinsodassa pudotettaisiin vain yksi tai kaksi pommia vaan jopa kymmeniä tai satoja.
Yhdysvaltojen Japanin Hiroshimaan pudottama ydinpommi tappoi välittömästi noin 75 000 ihmistä ja aiheutti valtavaa aineellista tuhoa. Pommi painoi noin 4000 kiloa ja sen tuhovoima perustui uraani-235:een. Tällä hetkellä olemassa olevien vajaan 20 000 ydinkärjen tuhovoima on noin 300 000-kertainen Yhdysvaltojen käyttämään pommiin nähden. Yhdysvaltojen Nagasakin kaupunkiin pudottama pommi perustui plutoniumiin. Se tappoi välittömästi lähes 74 000 ihmistä vaikka tämän pommin tuhovoima oli kolme päivää aiemmin käytettyä suurempi. Tämä johtui Nagasakin mäkisyydestä. Yhdysvaltojen Hiroshimaan ja Nagasakiin laukaistut pommit olivat pieniä ja epätarkkoja moniin nykyisiin ydinaseisiin verrattuna.
Ydinpommien maailmanlaajuiset vaikutuksia on vaikeaa tarkkaan arvioida, sillä niihin vaikuttavat paikka, johon pommi iskee, sekä pommin voimakkuus. Ydinaseen aiheuttama tuho riippuu siitä, osuuko se tasaiseen vai vuoristoiseen maastoon, kaupunkiin vai aavikolle tai erämaahan. Koska kaupunkiin osuessaan ydinase aiheuttaa eniten tuhoa ja varsinkin ihmisuhreja, on todennäköistä, että niihin tähdättäisiin. Esimerkiksi Intiassa ja Pakistanissa on suuri väestö ja lukuisia miljoonakaupunkeja.
Maailman kaupungistuminen lisää riskiä sekä ilmaston että ihmisuhrien lukumäärän kannalta. Pommin räjähtäessä alkaa tulimyrsky ja sen osuessa kaupunkiin tai esimerkiksi tuotantolaitokseen palavaa materiaalia on paljon. Tällöin ilmaan nousee runsaasti hiukkasia, jotka nousevat ilmakehän ylempiin kerroksiin pilvien yläpuolelle. Aurinko lämmittää niitä ja ne leviävät ympäri maapalloa aiheuttaen vakavia maailmanlaajuisia ilmastollisia seurauksia.
Ydinsota saattaa aiheuttaa ilmakehään niin paljon hiukkasia, että maapallon lämpötila muuttuu äkisti. Niin nopea lämpötilan putoaminen aiheuttaisi maapallolle pienen jääkauden. Ilmaston palautuminen normaaliksi saattaisi kestää esimerkiksi kymmenen vuotta. Tämä aiheuttaisi muutoksia ekosysteemissä. Viljakasvit on yleensä valittu nimenomaan paikalliseen ilmastoon sopiviksi, joten satoja menetettäisiin. Kun ruuan tuotanto vähenee, hinnat nousevat ja useammat eivät pysty ostamaan sitä tarpeeksi. Ruuan hinnan nousu syöksisi yhä useammat köyhyyteen ja aliravitsemukseen, ja myös keskiluokka joutuisi tyytymään huonolaatuisempaan ruokaan. Tällöin kuolleisuus kasvaisi nopeasti.
Voimme vain spekuloida ihmiskunnalle aiheutuvilla seurauksilla. Monet kuolisivat heti mutta miljoonat jäisivät selviämään vähemmillä luonnonvaroilla. Valtiot saattaisivat nopeasti sulkea ulkorajansa suojellakseen omia kansalaisiaan ja ruuan- ja energiantuotantoaan. Parhaiten selviytyisivät omavaraisimmat valtiot. Todennäköisesti maailmalla tapahtuisi vallankaappauksia ja valtioita romahtaisi ja ajautuisi kaaokseen.