，并在1954年导出核融合的步骤，表现出恆星如何合成从碳至铁的元素。 1957年，威廉·福勒与玛格丽特·伯比奇、杰佛瑞·伯比奇和霍伊尔一起写的《恒星内部的元素合成》，描述恒星内部通过核合成的反应而形成元素的过程，并列举出重元素被观测到的丰度分佈情况。福勒开创了核天体物理学的研究，他也因此论文获得1983年的诺贝尔物理学奖。
理论与应用.除了少数较轻的元素，如氢、氦等，其他的元素都是在恆星内产生的，恆星内部有核融合反应，将较轻的元素组成较重的元素，此过程因质量亏损而产生巨大能量，