פירוק נשק גרעיני הוא תהליך של הקטנת מאגרי הנשק המבוסס על דיפלומטיה והסכמים בין מדינות.
תומכי הפירוק טוענים שהוא מוריד את הסיכון למלחמה גרעינית, במיוחד כתוצאה מטעות. מתנגדים אומרים שפירוק מפחית את ההרתעה, כלומר היכולת להרתיע יריב מלהתחיל במלחמה.
בתחילת המלחמה הקרה בארצות הברית היו תנועות שקראו לאיסור על נשק גרעיני. בשנות השישים צמחו מחאות נוספות על זיהום מהניסויים הגרעיניים, והאמנה לאיסור ניסויים חלקי מ-10 באוקטובר 1963 הגבילה ניסויים באטמוספירה. בשנות השמונים נרשמה שוב פעילות נגדית, בין השאר בעקבות מדיניותו של הנשיא רונלד רייגן. אחרי סוף המלחמה הקרה בשנות התשעים הפעילות דעכה.
בברית המועצות היו פחות קולות נגדיים, אך בולטים בהם היה המדען אנדריי סחרוב. דרום אפריקה שלטון האפרטהייד פירקה פומבית את מאגר הנשק שלה בתחילת שנות התשעים; לפי הדיווחים היו לה כשלושה עד שישה ראשי נפץ. אחרי פירוק ברית המועצות כמה רפובליקות עברו זמנית החזקה של נשק גרעיני (בלארוס, אוקראינה, קזחסטן), והעבירו אותו לרוסיה. דווח גם כי מספר טילים נותרו באוקראינה בעקבות טעות מנהלית.
בחלק גדול מהמקרים משתמשים בחומר הפעיל מהנשק המפורק לייצור חשמל בתחנות כוח גרעיניות.
נכון ל-2006 מדינות שהודו או הוכיחו בעלות בניסוי גרעיני כוללות את ארצות הברית, רוסיה, בריטניה, צרפת, סין, הודו, פקיסטן וקוריאה הצפונית. על פי דיווחים גם לישראל יש נשק גרעיני, אם כי לא הודה בכך. לאיראן יש תוכנית גרעינית שיכולה, לפי מומחים, להוביל לפיתוח נשק בעתיד. בערב הסעודית ידעו על אפשרות לשקול פיתוח גרעיני ב-2003, אך הכחישו שהם נקטו בצעדים מעשיים.
פירוק נשק גרעיני משמעותו הפחתת כמות הנשק הגרעיני.
(נשק גרעיני = נשק שעובד על ידי פיצוץ גרעיני).
אנשים שתומכים בו אומרים שזה מקטין את הסכנה לתאונות גדולות. אחרים חוששים שזה מפחית הרתעה. (הרתעה = פחד שמשומר על שלום).
בארצות הברית ובמקומות אחרים היו תנועות שקראו לעצור את הנשק. בשנות השישים נאסר על ניסויים באטמוספירה. בשנות השמונים הייתה עוד מחאה. אחרי סוף המלחמה הקרה המחאה פחתה.
בברית המועצות היו מעט מתנגדים בולטים, למשל אנדריי סחרוב. דרום אפריקה פירקה את נשקה בתחילת שנות התשעים. חלק מהרפובליקות של ברית המועצות העבירו את נשקן לרוסיה אחרי ההתפרקות.
החומר מהנשק המפורק משמש לעתים לייצור חשמל בתחנות גרעיניות.
כמה מדינות שעשו ניסוי גרעיני: ארצות הברית ורוסיה, ועוד מדינות אחרות. מדווח כי גם ישראל מחזיקה נשק גרעיני, אם כי לא הודתה בכך. באיראן יש מחקר גרעיני שעשוי להוביל לנשק בעתיד.