Πυρηνική κατασκοπεία είναι η κοινοποίηση μυστικών μιας χώρας σχετικά με τα πυρηνικά όπλα σε άλλες χώρες χωρίς άδεια. Από τότε που εφευρέθηκαν τα πυρηνικά όπλα, υπήρξαν πολλές περιπτώσεις γνωστής πυρηνικής κατασκοπείας, αλλά και πολλές περιπτώσεις όπου πιστεύεται ότι συνέβη, αλλά δεν έχει αποδειχθεί. Επειδή τα πυρηνικά όπλα θεωρούνται συνήθως το σημαντικότερο από τα κρατικά μυστικά, όλα τα έθνη με πυρηνικά όπλα έχουν αυστηρούς κανόνες κατά της ανταλλαγής πληροφοριών σχετικά με τον τρόπο σχεδιασμού των πυρηνικών όπλων, τον τόπο φύλαξής τους και άλλα πράγματα σχετικά με αυτά. Υπάρχουν επίσης κανόνες που εμποδίζουν τις χώρες που έχουν υπογράψει συμφωνίες μη διάδοσης (οι οποίες αποσκοπούν στο να σταματήσουν την εξάπλωση των πυρηνικών όπλων) να μοιράζονται πληροφορίες σχετικά με τα όπλα αυτά με το κοινό.