A fusão nuclear é o processo que combina gás para formar hélio e produz a maior parte da energia solar. Na fusão nuclear, dois ou mais núcleos atômicos se combinam para formar um único núcleo mais pesado, liberando uma grande quantidade de energia no processo. Este processo é o que alimenta o Sol e outras estrelas.

No sol, o tipo mais comum de fusão nuclear é a fusão próton-próton. Neste processo, dois prótons, que são as partículas carregadas positivamente em um núcleo atômico, combinam-se para formar um deutério, que é um núcleo de hidrogênio pesado. O deutério então se combina com outro próton para formar um núcleo de hélio-3. Dois núcleos de hélio-3 se combinam para formar um núcleo de hélio-4, que é o isótopo mais estável do hélio.

A energia liberada pela fusão nuclear no sol é o que fornece ao sol sua luz e calor. O núcleo do Sol é extremamente quente e denso, o que permite que os prótons superem sua repulsão mútua e se fundam. Este processo ocorre constantemente no Sol e é o que o alimenta há bilhões de anos.