Nelle reazioni di fusione nucleare due nuclei leggeri si fondono per darne uno più pesante.

Nella reazione di fusione più comune quattro nucleoni si uniscono dando luogo alla formazione di un nucleo di elio, \(\mathrm{_{2}^{4}\textrm{He}}\) (▶figura 2.21). Poiché si sviluppa una forte repulsione quando i protoni si avvicinano l’uno all’altro, è molto difficile ottenere in pratica la fusione nucleare. Essa avviene invece nel Sole (e nelle altre stelle) grazie all’elevatissima temperatura che si raggiunge nella sua parte centrale: l’agitazione termica delle particelle, e quindi la loro energia cinetica, è così grande che esse sono in grado di vincere la forza repulsiva che altrimenti le allontanerebbe.