Нуклеарна фузија је реакција у којој се два или више малих атомских језгара стапају стварајући већа и тежа језгра ослобађањем честица и велике количине енергије. У реакцијама нуклеарне фузије два реактивна језгра се сударају, будући да су оба позитивно наелектрисана, између њих постоји снажна одбојна сила, која ће бити превазиђена само ако реактивна језгра имају врло високе кинетичке енергије (близу 100 милиона степени Целзијуса). Како се потребна кинетичка енергија повећава са нуклеарним наелектрисањем (атомско језгро), реакције између језгара са малим атомским бројем је најлакше произвести.
Енергија произведена на Сунцу, као и на осталим звездама, долази од фузије језгара водоника која формирају језгра хелијума и гама зрачења, што је израз енергије која се ослобађа у овом процесу. Број нуклеуса који реагују сваке секунде је огроман, а самим тим и енергија која се ослобађа, отуда и незадржива светлост и енергија којом нас је увек штитило. Нуклеарна фузија је механизам који такође објашњава порекло свих различитих елемената у универзуму, претпоставља се да је одмах након експлозије (Велики прасак) настао водоник, а када су се спојила мала језгра, настала су тешка језгра. које су довеле до велике разноликости материјала које сада знамо.
Екстремни услови притиска и врло високе температуре за настајање реакција нуклеарне фузије (термонуклеарне реакције) биле су препрека са којом су суочене лабораторије широм света. На високим температурама, свим или већини атома би се одузели електрони. Ово стање материје је гасовита смеша позитивних јона и електрона позната као плазма. Садржај ове плазме је тежак задатак.
До сада је нуклеарна фузија нашла примену само у војним функцијама: водонична бомба или термонуклеарна бомба; користи атоме водоника или њихове тешке изотопе, деутеријум и тритијум. Да би се дошло до фузије ових атома, потребно је постићи температуру такве величине да се то може постићи само употребом мале фисионе бомбе уранијума или плутонијума као детонатора.
Треба напоменути да фузија језгара водоника производи око 4 пута више енергије од фисије уранијума. Стога, када се контролише нуклеарна фузијска енергија (неки кажу средином овог века), нуклеарни реактори који је користе заборавиће садашње који су засновани на процесима нуклеарне фисије. Ако фузијска енергија постане изводљива, пружила би следеће предности: 1) гориво је јефтино и готово неисцрпно, деутериј из океана; 2) немогућност хаварије у реактору, уколико би фузијска машина престала да ради, потпуно и одмах би се искључила, без опасности од топљења, и 3) чисти је извор енергије, јер процес ствара мало радиоактивног отпада и лакши је за руковање.
