Nuklearna fuzija je proces u kojem se više atoma koji imaju isti naboj spajaju kako bi formirali težu jezgru. U nekim slučajevima, ovisno o masi, energija se tijekom tog procesa može osloboditi ili apsorbirati. Vrlo je važan izvor energije.
Iako se često miješa s nuklearnom fisijom, vjerojatno zbog sličnog naziva i – ponekad – sličnih rezultata, nuklearna fuzija je vrlo drugačiji proces. Nuklearna fisija uključuje cijepanje jezgre atoma, što obično ima učinak stvaranja velikog oslobađanja energije, kao što se vidi u nuklearnim bombama. Tako i većina nuklearnih elektrana proizvodi energiju.
Nuklearna fuzija kao izvor energije koju je stvorio čovjek još je uvelike u fazi razvoja, iako su neke fuzijske elektrane na mreži. Većina energije proizvedene na ovaj način koja koristi ljudima i drugim oblicima života dolazi od sunca. Fuzija je proces kojim sve zvijezde stvaraju energiju.
Problem s generiranjem nuklearne fuzije leži u približavanju dva atoma koji imaju isti naboj, jer se ti atomi općenito odbijaju, a ne kreću zajedno. Međutim, kada se okupe, nuklearna sila počinje preuzimati vlast. Ta će sila privući jezgre dva ili više atoma jedna prema drugoj i pokrenuti proces fuzije, ali to se događa samo ako su u dovoljnoj blizini.
Da bi se jezgre dovoljno približile da se spoje, potrebno je pronaći način da se atomi spoje. U većini slučajeva to se postiže vrlo visokim razinama topline. Toplina uzrokuje ubrzanje atoma, dopuštajući im da prevladaju svoje elektromagnetske sklonosti da se međusobno odbijaju. Iako to može zahtijevati veliku količinu energije u početku, energija koja nastaje često je mnogo veća od one koja je uložena na početku. U nekim slučajevima, toplina iz eksplozije može stvoriti tekuće reakcije nuklearne fuzije, koje se nazivaju samoodrživim reakcijama. Zvijezde su dobar primjer za to.