Conjunto de procesos de fusión nuclear que tienen lugar en el interior de las estrellas, produciéndose una emisión de energía.

El proceso básico es el que convierte el hidrógeno en helio, que es el responsable de la emisión de energía en estrellas como el Sol. Cuando el hidrógeno disponible se ha agotado, la estrella recurre a otros procesos distintos de fusión nuclear como el del helio, que da como producto final carbono, y también a la quema de otros elementos químicos como el propio carbono, el neón, el oxígeno o el silicio, procesos que producen la nucleosíntesis de los elementos ligeros del sistema periódico, hasta el hierro.

Los elementos más pesados que el hierro no pueder ser creados por nucleosíntesis estelar, surgiendo en procesos diferentes tales como las supernovas.