De mogelijkheid van het uitbreken van een kernoorlog is misschien wel het eerste bestaansrisico dat de mensheid zelf heeft geschapen. Het lijkt een heel duidelijke: een grootschalige nucleaire oorlog leidt waarschijnlijk tot het uitsterven van de mens.
Het Existential Risk Observatory hanteert echter een strikte definitie van existentieel risico: alleen gebeurtenissen die leiden tot daadwerkelijke uitsterving van de mens tellen mee. De mensheid zal waarschijnlijk niet louter dankzij nucleaire oorlogsvoering uitsterven. Zo kunnen steden relatief gemakkelijk worden gebombardeerd, maar plaatsen met een lage bevolkingsdichtheid zijn veel moeilijker te vernietigen. Daarom is het volledig uitsterven vanwege directe effecten van een nucleaire oorlog, hoewel erg belangrijk om niet-existentiële redenen, niet de voornaamste existentiële bedreiging.
Wat waarschijnlijk wel tot het uitsterven van de mensheid zou leiden is de nucleaire winter als gevolg van de bombardementen. In het geval van een nucleaire oorlog zouden uit de getroffen gebieden gigantische rookkolommen voort kunnen komen die tot hoog in de atmosfeer opstijgen. De rookdeeltjes zouden daar jaren kunnen blijven rondzweven en het zonlicht blokkeren. Dit zou kunnen leiden tot een wereldwijde temperatuurdaling van wel zeven graden in die jaren, waarna de temperaturen langzaam weer normaal zouden worden. Deze temperatuurdaling zou het verbouwen van voedsel onmogelijk maken in veel van de momenteel meest productieve gebieden, wat waarschijnlijk zal leiden tot massale honger.
Er is een mogelijkheid dat een nucleaire oorlog zelf zal leiden tot uitsterven, maar de mogelijkheid is zeer klein, geschat op 0,1% voor de komende honderd jaar.