两个较轻核子产生较重核子的能量反应。合并时，部分质量丧失转换为能量（质量不变定律）。融合能研究主要关注于驾驭这个反应并作为大规模可持续能源的来源。几乎所有针对大规模商业应用提出的方案，热量都由受控核融合产生的提供，与现今核电厂、火力发电厂提供给蒸汽涡轮发动机发电原理相同。许多不同的融合能概念曾被提出，，主要的设计为托卡马克以及惯性约束融合。这些技术还无法用于商业运转，目前启动以及维持反应所需的能源大于产出。