核威慑是美国国家安全的基石，是美国及其盟友的坚实后盾。美国的核威慑力量包括核武器及其运载系统，核指挥、控制和通信系统，以及支持这一切的人员和基础设施。虽然到目前为止美国核安全管理局已经成功地保持了核武库的安全、可靠和有效，但在不断演变的威胁面前，美国认为需要进行史上规模最大、最复杂的核现代化工作以保证其对中俄的核优势地位，但这项进程也面临诸多严峻挑战。
陆基核武器现代化
美国核力量现代化的规划、进程与前景
空军打算购买超过600枚新型洲际弹道导弹，其中400枚将在2070年之前进行作战部署，其余导弹将用于试验或被储存起来。而为了给GBSD提供指挥保障，美国国防部还与罗克韦尔·柯林斯公司在2017年11月签订了升级E-6B空中指挥系统的合同，即研发新一代洲际弹道导弹的空基发射控制系统（ALCS），升级后的E-6B可以远程控制列装后的GBSD系统。而在其所搭载的弹头方面，GBSD将能够携带单弹头或分导式多弹头。空军最初计划为GBSD装备现有W78和W87弹头的延寿型（二者目前都是民兵-3装备的弹头型号）。升级后的W78被称为“互操作弹头”，但在2018年，空军和国家核安全管理局取消了W78弹头的升级计划，提出使用新的W87-1弹头。新弹头将使用经过良好测试的钝感高能炸药，弹头则被纳入Mk21再入飞行器的改进型，并被命名为W87-1/Mk21A。根据诺斯罗普·格鲁曼公司（以下简称“诺·格”）发布的初步规划，该型弹头将比目前民兵-3搭载的W78/Mk12A更笨重，GBSD的再入载具也会设计得更大以容纳分导式多弹头。
除了在招标方式上被广泛质疑，GBSD项目的弹头生产环节也出现了产能不足的问题。核安全管理局称，为将旧核弹头更新换代，有必要到2030年确保每年生产80个以上储备用钚弹芯的能力，这些钚弹芯主要将被用于GBSD系统搭载的W87-1弹头。而为了弥补生产能力的不足，美国政府决定重启萨凡纳河国家实验室，在洛斯·阿拉莫斯国家实验室和萨凡纳河实验室分别同时生产30个左右和50个以上的钚弹芯“最为理想”。尽管已经开足马力准备生产新的核弹头，但核安全管理局在其2021财年预算文件中指出，为防止实验室不能如期提高产能，目前部署在美国洲际弹道导弹上的W87-0弹头也将在“测试合格后部署到GBSD上”，这将在W87-1弹头被推迟的情况下，为空军提供一个替代弹头。
民兵-3导弹发射瞬间
海基核武器现代化
研制新型海基战术核武器海基核力量作为二次核打击的最佳选择，是实现“可信威慑”的必要基础，因此负责执行连续海上威慑（CASD）任务的弹道导弹核潜艇（SSBN）成为美国核威慑力量的支柱。
目前，美国的海基核力量主要是14艘俄亥俄级战略导弹核潜艇和288枚三叉戟Ⅱ-D5潜射导弹组成的二次核反击力量。其中，三叉戟Ⅱ-D5导弹是目前美国惟一的分导式多弹头洲际导弹，每枚导弹最多可搭载14枚分导式弹头，射程在12000千米左右。但受《削减战略武器条约》限制，并考虑导弹射程和携带“诱饵”以增强突防能力等因素，每枚导弹携带的核弹头约为4个，即使如此，目前的导弹防御系统想要完全拦截三叉戟Ⅱ-D5仍然非常困难。但是，由于三叉戟Ⅱ-D5导弹所搭载的W76-1核弹头爆炸当量太大，且灵活度不足，很难在实际战场上使用，无法有效保证美国海军力量的威慑力，因此美国海军开始将目光转向搭载低当量核弹头的战术核武器，试图将海基战略力量转变为“灵活战术核打击力量”。2020年2月，搭载低当量核弹头W76-2的三叉戟Ⅱ-D5导弹正式服役，这标志着美国向可实施灵活战术核打击的“核海军”迈进了关键一步。
美国着重发展海基战术核武器另一原因在于部署在陆地战场（包括机场）前沿的战术核武器几乎没有威慑价值，而且很容易被敌人的其他战术武器迅速击溃，使己方陷入严重被动状态，从而不得不面临升级核战争的危险处境。从这个角度上看，部署在潜艇或军舰上的战术核武器因其极大的灵活性、较低的附带伤害和巨大的威力（低当量核弹头W76-2的爆炸威力在5000吨TNT当量左右），可以胜任从战术核打击到战略核威慑的一系列任务。
哥伦比亚级核潜艇的困境美国正在调整其海基战略威慑力量，将14艘老化的俄亥俄级战略导弹核潜艇替换为12艘新型哥伦比亚级战略核潜艇，此计划还将与英国的下一代战略导弹核潜艇建造计划对接，两国的战略导弹核潜艇将使用共同的导弹发射筒，类似的火控系统和同样的潜射弹道导弹。美国已经为新型战略导弹核潜艇哥伦比亚级首舰哥伦比亚号设置了2031年服役的硬性目标，但美国国内围绕哥伦比亚级潜艇的争论却一直持续着。
美国海军第18艘俄亥俄级战略核潜艇—路易斯安那号
国会研究服务处（CRS）在2019年发布的关于哥伦比亚级核潜艇的最新报告中强调了该项目面临的几个问题。首当其冲的就是快速增长的造价。如果考虑通货膨胀因素，在正式开始建造后，每艘哥伦比亚级的预计造价在60～70亿美元，是俄亥俄级的两倍多。哥伦比亚级的建造预算将占美国海军年度造船预算的1/4～1/3左右，其将成为美国海军目前正在实施的“30年造舰计划”中投入最大的舰艇。但根据“计划”，在2026年—3034年期间，也就是哥伦比亚级核潜艇的生产高峰期，年度支出将高达260～280亿美元（2019财年美元计），远远高出历史平均水平，也高出2019财年实际拨付的242亿美元的造舰预算。美国海军自己也认为，目前划拨的预算已然很高，而且未来难以有跳跃式增长，支持年度高达260～280亿美元的造舰支出存在现实困难，而这很大程度上会影响哥伦比亚级的初始建造计划。因此，摆在美国海军面前最现实的问题是，哥伦比亚级巨大的建造成本无疑会压缩其他舰艇的预算，海军进而不得不减少这些舰艇的建造数量；而如果减少哥伦比亚级的数量，一只规模较小的战略导弹核潜艇部队可能起不到足够的威慑作用。
空基核武器现代化
新旧并存的空基战略核武器平台美军现役主力轰炸机主要由B-1B、B-2A和B-52三款轰炸机组成。美国空军从20世纪80年代起，一共装备了96架B-1型轰炸机。2011年，美国根据《新削减战略武器条约》，向俄罗斯展示并证明该款轰炸机不再具备搭载核武器的能力。因此，美军目前具备空基核打击能力的平台主要为20架B-2型轰炸机和87架B-52H型轰炸机，其中16架B-2和44架B-52H可以携带核武器。
作为当今世界上惟一一款隐身轰炸机，B-2幽灵轰炸机兼具战略核/常规打击能力。作为空基核打击平台，B-2最多可以携带16枚B-61或B-83核炸弹实施战略轰炸，但为保证隐身性，B-2尚未具备搭载核巡航导弹的能力。B-2设计之初的定位便是一款“低可探测性”轰炸机，旨在提高美国穿透苏联防空系统的突防能力，但随着世界各国防空系统的日益强大，美国空军对B-2的突防能力提出了更高的要求，为此美军提出了B-2升级改进计划，以进一步提高B-2发现并规避敌防空系统的能力，并改进限制其作战能力的缺陷，主要是提升雷达探测能力和用于核指挥和控制的高频卫星通信能力。截至2019年底，该项目耗资已从2.85亿美元飙升至30亿美元，但仍远未完成升级目标。
B-21轰炸机(右)和B-2轰炸机并排停放的电脑想象图
B-52H是由波音公司研制的八发动机远程战略轰炸机。最后一架B-52H于1962年10月26日正式交付驻米诺特空军基地第4136战略轰炸联队，目前，最年轻的B-52H也已经服役近60年。为维持B-52H的作战效能，美空军在2011财年再次增加了B-52H现代化工作的投入，计划让B-52一直服役至21世纪40年代。整体升级计划包括配备新的发动机、电子设备以及炸弹装载系统。升级后的B-52H型能够携带占总载荷50％以上的智能炸弹。