化学炸药（几乎总是）是氧化还原（还原-氧化）反应，迅速释放大量能量（因此爆炸——在短时间内释放大量能量）。
大多数烈性炸药是有机硝基化合物。硝基（-NO2）是氧的供体，分子中的碳原子和氢原子与氧结合释放能量。
最简单的有机硝基化合物是硝基甲烷，CH3NO2。
它不是一种能量很高的炸药（事实上，直到1958年的工业事故才知道它是爆炸性的）。这部分是因为，要完全氧化碳（生成二氧化碳）和氢（生成H2O），总共需要3.5个氧原子，但只存在两个——这是缺氧的。它可以与含有剩余氧气的炸药（如硝酸铵）结合，用于强力炸药混合物中。
二硝基甲烷，CH2（NO2）2，与第二个硝基（少一个氢）有一个剩余的氧，因为只需要三个氧原子完全和四个存在。这本身就是一种强大的炸药。
当炸药有足够的硝基氧将碳和氢完全氧化成CO2和H2O时，就称为氧平衡。氧平衡炸药往往比非氧平衡炸药威力更大。缺氧比富氧的惩罚更大。
著名的炸药TNT（三硝基甲苯）是非常负氧的，它的氧平衡百分率是-74%。它作为军事炸药的流行源于它的低冲击灵敏度和低熔点（80.35°C），允许它在热水中安全地熔化并铸造成弹药。在军事用途上，它经常与富氧炸药（硝酸铵，+20%）混合，制成廉价的可浇注强效炸药阿玛托尔。
著名的强力炸药硝化甘油几乎是完全平衡氧（+3%）。
但与硝基氧的氧化还原反应并不是炸药中唯一的能量来源。氮与氮之间的化学键储存能量，并容易破裂释放能量，所以具有叠氮化物基团（-N=N=N）的分子在没有氧气的情况下可以成为爆炸物。例如用于安全气囊的极敏感引发剂叠氮化铅（PbN3）和叠氮化钠（NaN3）。
黑索今（cyclotrimethylenetrinitramine;1,3,5-三硝基-1,3,5-三嗪烷）与TNT相比具有更大的能量，因为它有更好的氧平衡（-21%），但特别是因为硝基基团连接到另一个氮原子（=N-NO2），当氮-氮键断开时，额外的能量释放出来。
爆炸威力的另一个重要因素不仅仅是每个分子分解和重组所释放的能量。它也受多少分子可以被压缩到一个给定的体积。即使每重量的能量是相同的，如果它能被包装成一个更小的体积（使密度更大），它被认为是更强大的许多衡量标准。高密度炸药具有最高的爆速（爆震冲击波通过炸药的速度）和最高的爆震压力。对于压缩金属（如原子弹芯）或变形或切割金属（金属切割拆除、爆炸形成的弹丸、聚能装药），需要高爆轰压力。
RDX的密度为1.82，比TNT（1.65）还要高。
更强大（但不太稳定）的是HMX（1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四唑烷），它有四个硝基基团，都与另一个氮结合，密度为1.91。氧平衡与RDX相同，最大的优势在于额外的氮-氮键，密度稍高。
甚至还有更强大的炸药，它们通过化学键被分子构象严重弯曲或变形而获得额外的能量。当分子分裂时，应变能就释放出来。因此，已知的最强大的爆炸物之一是氧平衡完美的辛硝巴，具有高度紧张的碳-碳键（但只能获得少量）：
顺便说一下，已知最危险的炸药，威力强大，极不稳定是一种有很多氮-氮键的炸药，叠氮叠氮：
