Sprængningen er foretaget på Nordkoreas nationaldag og betegnes som den største, landet har foretaget.
Nordkorea har natten til fredag dansk tid foretaget den femte atomprøvesprængning i landets historie.
Det bekræfter det isolerede lands stats-tv.
Forinden havde USA's geologiske undersøgelser (USGS) registreret en "seismisk" hændelse med en styrke på 5,3 tæt på atomprøveanlægget i Punggye-ri i Nordkorea, skrev blandt andre Reuters.
En tilsvarende melding kom fra Sydkorea.
»Der er høj sandsynlighed for, at det var en atomtest, når man tænker på området og omfanget af jordskælvet,« sagde en regeringskilde ifølge AFP.
Nordkorea fejrer fredag dagen for landets grundlæggelse i 1948.
Få minutter efter eksplosionen gik det japanske aktieindeks Nikkei i rødt. Japans premierminister, Shinzo Abe, siger, at en ny nordkoreansk atomprøvesprængning er "uacceptabel".
Den seneste atomprøvesprængning blev gennemført i januar på samme sted i Punggye-ri. Sprængkraften ved testen i januar var angiveligt seks kiloton. Fredagens test havde ifølge det sydkoreanske militær en sprængkraft på omkring ti kiloton.
Det er angiveligt den hidtil mest potente atomtest, Nordkorea har lavet.
Sydkoreas præsident, Park Geun-Hye, kalder sprængningen endnu et eksempel på den nordkoreanske leder, Kim Jong-uns, "maniske hensynsløshed".
Sydkoreas militær oplyste mandag i denne uge, at Nordkorea havde affyret tre ballistiske missiler.
De talrige prøveaffyringer af missiler samt atomprøvesprængningen i januar fik i marts FN's Sikkerhedsråd til at reagere. Rådet besluttede at udvide de internationale sanktioner mod det isolerede land.
Sanktionerne er de hidtil hårdeste. De indebærer blandt andet et forbud mod at købe kul, jern og andre mineraler fra Nordkorea.
