核巡航导弹依靠
喷气发动机的推力和弹翼的气动升力，主要以巡航状态在稠密大气层内飞行。旧称
飞航式导弹。其飞行弹道通常由起飞爬升段、巡航（水平飞行）段和俯冲段组成。巡航状态指导弹在
火箭助推器加速后，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与重力平衡，以近于恒速等高度飞行的状态。核巡航导弹因具有雷达难以探测的贴近地面及海面飞行能力和远程精确打击能力，而受到核武器国家的重视。
核巡航导弹按载体和发射方式可分为车载陆地发射核巡航导弹、机载空中发射核
巡航导弹和舰（
潜艇）载海上发射核巡航导弹。按作战使用可分为战略核巡航导弹和战术核巡航导弹。核巡航导弹主要由弹体、推进系统、制导系统和核战斗部组成。弹体外形与飞机相似，包括壳体、主翼和尾翼、操纵面等。推进系统包括助推器和主发动机，战略核巡航导弹多采用推重比和比冲高的小型
涡轮风扇发动机，战术巡航导弹多采用
涡轮喷气发动机和
冲压喷气发动机。制导系统常采用
全球定位系统（GPS）、惯性、星光、遥控、寻的、图像匹配等制导方式中的一种或多种方式复合制导。核战斗部通常安装在导弹的中段或前段。
20世纪50年代末，美国首次部署“大猎犬”空射核巡航导弹。60年代初，苏联开始部署AS-2空射核巡航导弹和SS-N-3舰射核巡航导弹。此后两国相继发展多种型号的陆射、空射和海射核巡航导弹。到21世纪初，美国现役的核力量中仍保留两种核巡航导弹：一种为空射核巡航导弹，其核战斗部型号为W80-1，威力2挡可调，分别为5和150～170千吨TNT当量；另一种为海射“战斧”型核巡航导弹，其核战斗部型号为W80-0，威力2挡可调，分别为5和170～200千吨梯恩梯当量。俄罗斯现役核力量中也部署由
战略轰炸机携带的空射核巡航导弹AS-15A、AS-15B和短程攻击核导弹AS-16等，其核战斗部威力约250千吨TNT当量。