Perlumbaan senjata atau Perlumbaan Senjata Nuklear ialah persaingan dalam memperoleh kekuatan supremasi dalam perang nuklear antara Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet beserta sekutu masing masing sepanjang Perang Dingin. Sepanjang tempoh ini, Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet dan negara-negara sekutunya mengembangkan hulu ledak nuklear, sekalipun perang secara terbuka tidak benar-benar terjadi.