La bombe radiologique ou dispositif de dispersion radiologique (DDR) (également appelée « bombe sale ») est une bombe conventionnelle, entourée de matériaux radioactifs destinés à être répandus en poussière lors de l'explosion. Cette explosion a l'intensité thermique et mécanique d'une bombe conventionnelle, mais dissémine autour d'elle des éléments radioactifs qui auront des effets à long terme. Le but principal n'est pas de détruire, mais de contaminer une zone géographique et les personnes présentes en son sein par des radiations directes (premier effet) et l'ingestion et l'inhalation de matériaux radioactifs.
« Bombe sale » désigne principalement la bombe radiologique, mais elle désigne également tout engin détonant disséminant un ou plusieurs produits chimiquement ou biologiquement toxiques (NRBC pour nucléaire, radiologique, biologique ou chimique). Ces diverses armes, réalisables sans une importante infrastructure industrielle, sont souvent des engins explosifs improvisés (EEI).
En raison de leur radioactivité et de leur large diffusion pour des emplois scientifiques, techniques ou médicaux, les différents radioisotopes utilisés sont relativement faciles à trouver, et permettent de considérer l'arme comme un DDR. Ce sont notamment les : cobalt 60, strontium 90, césium 137, iridium 192, polonium 210, radium 226, plutonium 238, américium 241 ou californium 252, avec des doutes sur polonium 210 et radium 226.
Ces éléments sont plus faciles à trouver que les matériaux fissiles pour armes atomiques, plus étroitement surveillés. Comme les EEI bactériologiques et chimiques, ils sont considérés comme des armes. Selon des experts, la fabrication et l'utilisation de ces EEI, qu'ils soient de nature atomique, biologique ou chimique, ne peuvent être empêchées avec certitude.
Le dispositif est conçu de sorte que lors de l'explosion, il pulvérise et dissémine la substance toxique, et non pas pour que l'onde de choc permette une destruction maximale.