Den proces, der får en stjerne til at begynde at producere enorme mængder energi, kaldes kernefusion. Kernefusion opstår, når to eller flere atomkerner smelter sammen og danner en enkelt tungere kerne, der frigiver en stor mængde energi i processen. I tilfælde af stjerner opstår kernefusion, når brintatomer smelter sammen og danner heliumatomer. Denne proces kræver ekstremt høje temperaturer og tryk, som findes i stjernernes kerne.