核变化为较重的原子核，称为核聚变。一般来说，这种核反应会终止于铁，因为其原子核最为稳定。1920年，亚瑟·爱丁顿提出氢氦聚变可能是恆星能量的主要来源。在卢瑟福的核嬗变实验基础上，马克·奥利芬特于1932年完成了氢同位素的实验室聚变。1930年代，汉斯·贝特提出了恆星核聚变主循环的理论。1940年代初，作为曼哈顿计划的一部分，用于军事目的的核聚变开始被研究。1951年，在核试验中完成了核聚变。1952年11月1日，在常春藤麦克氢弹试验中首次进行了大规模核聚变。 最早的人工核融合技术是氢弹，1950年代