Matemáticamente, el criterio que determina si una fisión espontánea puede producirse es el siguiente:
Como su nombre indica, la fisión espontánea posee exactamente el mismo proceso de desintegración que la fisión nuclear, salvo que esta se produce sin que el núcleo atómico sea alcanzado por colisión de un neutrón o ninguna otra partícula.
La fisión espontánea puede producirse sin la intervención de ningún neutrón exterior debido a que el núcleo atómico alcanza su masa crítica, a partir de la cual puede engendrar una reacción en cadena.
Este es obtenido en reactores especiales que permiten conservar una cantidad de plutonio 240 inferior al 7 %.
En lo que concierne a bombas atómicas por inserción, la masa crítica debe ser obtenida en menos de un milisegundo, duración en la cual los sucesos de fisión deben ser pequeños.