Masą krytyczną nazywamy ilość materiału rozszczepialnego, który musimy zgromadzić, aby zapoczątkować reakcję łańcuchową. Masa krytyczna jest różna dla różnych pierwiastków. Stosunkowo najmniejszą masę krytyczną ma pluton, dlatego jest on tak ceniony przez konstruktorów bomb jądrowych. Z drugiej strony jedna, można powiedzieć, że jego masa krytyczna jest niezwykle trudna do osiągnięcia ze względu na znikomą ilość tego pierwiastka na Ziemii. Masa krytyczna danego pierwiastka nie zależy od wielkości atomu pierwiastka. Masa krytyczna różnych izotopów tego samego pierwiastka może się diametralnie różnić. Pojęcie masy krytycznej jest kluczowe w konstruowaniu bomb atomowych. Jeśli nie osiągnie się masy krytycznej, reakcja łańcuchowa nie zajdzie. Pojęcie masy krytycznej jest również ważne dla konstruktorów elektrowni jądrowych. Muszą oni zadbać, że ilość paliwa jądrowego, jakie znajduje się w reaktorach nie osiągnie masy krytycznej. Jeśli masa krytyczna zostanie osiągnięta może dość do wybuchu. Wbrew popularnej opinii, katastrofa w elektrowni atomowej w Czernobylu nie była wybuchem jądrowym. Katastrofę nie spowodowało przekroczenie masy krytycznej w tamtejszych reaktorach.