Kernfusie is het samensmelten van verschillende atomen waardoor een zwaarder element wordt gevormd. Als atomen van lichte elementen zoals waterstof samensmelten, wordt een klein beetje van de massa omgezet in energie. Bij waterstof is dat ongeveer 0,67 procent van de massa. Bij zwaardere atomen kost het fuseren (samensmelten) juist energie.

Voordat in 1938 de Duitse geleerde Hans Bethe op het idee kwam dat de zon en sterren hun energie opwekken door middel van kernfusie, was het een raadsel waar al die energie vandaan kwam; alle chemische reacties die in die tijd bekend waren leverden lang niet genoeg energie om een ster licht te laten geven. De zon zet per seconde 600 miljoen ton waterstof om in 596 ton helium. Het verschil in massa, 4 miljoen ton, is omgezet in energie.

Kernfusie is geen kettingreactie; de deeltjes die na de fusie vrijkomen kunnen niet nog een keer fuseren. Het kan alleen doorgaan bij extreem hoge druk en temperatuur, zoals in een ster. In tegenstelling tot kernsplijting, waarbij atomen worden gedeeld, laat kernfusie geen radioactief materiaal achter als afval. Daarom proberen wetenschappers kernfusie te ontwikkelen als schone en zuinige energiebron. Het enige nadeel is dat op de plek waar de fusie plaats vindt wél radioactief afval kan achterblijven.

                                               Een schematisch voorbeeld van kernfusie.