氘燃烧是发生在一些恆星和次恆星天体的核融合反应，其中的氘原子核和质子相结合，形成一个氦-3核融合反应。它发生在质子-质子链反应的第二阶段，由两个质子融合形成一个氘原子核，再进一步与另一个质子融合；但也可以是原初的氘燃烧过程。
在原恆星.氘是最容易在原恆星熔融的核心与质子融合的原子核，当原恆星核心的温度超过10 K就可以燃烧。这种反应的速率对温度相当敏感，所以温度不会上升太多。氘燃烧驱动的对流会运载热量到表面。如果没有氘燃烧，就不会有质量超过2-3太阳质量的恆星，因为在前主序阶段