燃烧阶段，质量超过9倍太阳质量的大质量恆星会膨胀成为红超巨星。一旦核心的燃料耗尽，它们会继续燃烧比氦更重的元素。核心继续收缩直到温度和压力能够让碳融合（参考碳燃烧过程）。这个过程会继续，接续到下一步骤燃烧氖（参考氖燃烧过程）、氧（参考氧燃烧过程）、和硅（参考硅燃烧过程）。接近恆星生命的终点，核融合在恆星内部可能延沿着数层像洋葱壳一样的壳层中发生。每一层燃烧着不同的元素燃料，燃烧的最外层是氢融合，第二层是氦融合，依序向内。当大质量恆星将铁制造出来就到达了最后的阶段，因为铁核的束缚能比任何更重的元素都大