Izgaranje vodika je proces koji se odvija u svakoj zvijezdi, pri čemu se jezgre vodika spajaju u helij pri visokim temperaturama i pritiscima. To je najčešći tip procesa poznat kao zvjezdana nukleosinteza. Nakon Velikog praska, svemir se sastojao od otprilike 75% vodika i 25% helija. Danas omjeri nisu toliko drugačiji, ali postoje novi elementi – svemir je oko 74% vodika, 24% helija i 2% drugih elemenata. Ovi drugi elementi, od kojih su najčešći kisik (1%), ugljik (.4%), neon (.1%), željezo (.1%) i dušik (.1%), svi su proizvodi zvjezdane nukleosinteze – sinteze težih elemenata u zvjezdanim jezgrama. U supernovama nastaju elementi teži od željeza.
Stvaranje zvijezda događa se u gustim oblacima plina u međuzvjezdanom prostoru. To se naziva H II regije ili zvjezdani rasadnici. Konačno, visoka koncentracija mase pojavljuje se u području veličine našeg Sunčevog sustava. To se zove Bok globula. Kada temperatura i tlak u njegovom središtu dosegnu određenu razinu (oko 10 milijuna stupnjeva Kelvina), dolazi do paljenja vodika i stvaraju se ogromne količine topline i svjetlosti. Ovo je rođenje zvijezde.
Kada zvijezda gori u vodik, kaže se da je u glavnom nizu i naziva se zvijezda patuljak. Naše Sunce je žuti patuljak. Zvijezde glavnog niza najčešće su zvijezde u svemiru, prvenstveno zbog duljine vremena potrebnog za izgaranje vodika. Samo mali postotak jezgri u zvjezdanoj jezgri godišnje se stopi u helij. Da je vodik brzo izgarao, većina vodika u svemiru već bi bila potrošena nuklearnim reakcijama i pretvorena u teže elemente, što bi stvaranje vode (H2O) – a time i života – učinilo teškim ako ne i nemogućim.
Način na koji se zvijezda razvija nakon formiranja ovisi o njezinoj masi. Što je zvijezda masivnija, brže sagorijeva svoje gorivo. U najmasivnijim zvijezdama izgaranje vodika uglavnom se završava nakon samo nekoliko milijuna godina, a počinje sljedeći korak — izgaranje helija. U zvijezdama poput našeg Sunca očekuje se da će faza gorenja vodika trajati devet milijardi godina. U zvijezdama s desetinom Sunčeve mase, izgaranje vodika može trajati čak trilijun godina! Takve su zvijezde znatno hladnije od našeg Sunca.