MK4型核炸弹是一款内爆型原子弹，以和MK3相同的基本核裂变原理为基础。它装有比MK3-1型武器更好的引信和点火电路，并使用与MK3-0型相同的基本电路。

结构特点

MK4型核炸弹新核弹与MK3尺寸相同（长128英寸，直径60英寸）但重量增加500磅，即全重10800磅而不是10300磅（增重原因主要是更厚的高能炸药块）。就弹道特性看，新武器有更为平滑更为流线型的外壳，弹道系数为3而不是如MK3的1.25。振动降低了，最大俯仰与偏航角在5°内,而MK3为25°。MK3与MK4型核炸弹的主要差别在尾翼，即利用升力稳定性而不是阻力稳定性。

MK3和MK4型核炸弹明显的形体差异是外貌整体“简洁”：椭球体加上尾部装置。引信雷达天线，以及有碍的吊耳都被取消。

MK4型核炸弹弹主要部件包括外壳、内球（高能炸药球）、电子器件筒、电引信与点火系统、高能炸药雷管、高能炸药装置，以及核部件（弹芯，芯件、起爆器）。外壳为防潮湿用可膨胀型密封垫封闭所有开孔处（美国早期几种原子弹都储存在充氮的密封加压容器和箱内，这类容必须经常监测是否漏气）。

MK4型核炸弹可装在B29轰炸机、B－47、AJ－1和B－36飞机弹舱内运载。核弹只有一个吊耳，吊耳距头锥45英寸。