Najznačajniji fuzioni proces u prirodi je onaj koji pokreće zvijezde. Krajnji rezultat je fuzija četiri protona u jednu alfa česticu, sa oslobađanjem dva pozitrona, dva neutrina i energije, ali nekoliko zasebnih reakcija je uključeno, ovisno od mase zvijezde. Za zvijezde veličine sunca ili manje, proton-proton niz dominira. Kod težih zvijezda, CNO ciklus je više bitan. Oba tipa procesa su odgovorna za stvaranje novih elemenata kao dio nukleosinteze zvijezda.