太阳内部丰度最高的元素是氢.在太阳中心1.2×10^7摄氏度的高温下,做高速热运动的氢核（也就是质子）可以进行一系列核反应.最重要的当属p-p反应,或说质子-质子反应.它分为三步：
第一步,Hp + Hp ----------- Hd + (e+) + Ve + 1.672×10^-13J
式中Hp代表氢核（质子）,Hd代表氘核,e+表示正电子,Ve表示电子型中微子.这个步骤中释放出1.672×10^-13焦的能量,其中3.05×10^-14焦的能量被中微子Ve带走（这些能量短缺曾让物理学家们困惑了很久,甚至有人怀疑公式E=mc^2的正确性.）,还有
1.367×10^-13焦的能量被正电子e+携带.这个正电子在很短的时间内就会与电子相遇并湮灭,转化成一对 r 光子.
第二步,Hd + Hp -------He3 + r + 6.369×10^-13J
He3表示氦的同位素氦3 ―― 是目前让人们垂涎三尺的核聚变燃料.这步反应释放出 6.369×10^-13焦的能量,全部被 r 光子携带.
顺便说一句,由于太阳核心的物质密度很高,所以r 光子的自由程很短.它会在各种过程中把所携带的能量转化成其他粒子的动能,也就是热能.
第三步,He3 + He3 = He4 + Hp + Hp + 14.909×10^-13J
两个氦3核聚变成一个He4核,放出两个质子.后者携带着14.909×10^-13焦的动能.
实际上,虽然6个质子参与了反应,但最终结果是4个质子聚变成一个He4核,总共放出4.12×10^-12焦能量.请注意,这个能量包括了所有的释放能量,反冲核的动能,电子湮灭能等.碳-氮-氧 循环的最终释放能量和这里相同.
太阳的功率为4×10^26瓦，相当于10万亿的大功率发电厂一次满负荷运转时所发出的能量。
太阳已经燃烧了45亿年，一直在以几乎恒定的速度释放能量。(在整个时间段内的变化低于20%。)
释放的能量来自爱因斯坦著名的E=mc^2，即物质在太阳核心转化为能量。
核心的能量需要传播到太阳表面，这一过程需要穿过70万公里的等离子体。
最后一点非常惊人!由于光子很容易与电离的带电粒子发生碰撞，所以在太阳核心产生的光子要经过17万年才能到达表面。
除了绝对质量最大的恒星以外，核聚变在太阳中的运作方式是将普通的质子(氢原子核)熔合成氦-4(含有两个质子和两个中子的原子核)，并在此过程中释放能量。
核聚变只有当产物的质量（氦-4原子核的质量），小于反应物的质量时才会释放能量。尽管氦-4是由两个质子和两个中子组成的，但这些原子核是结合在一起的，这意味着它们整体的质量比单个部分的质量要轻。
事实上，氦-4不仅比两个质子和两个中子轻，它还比四个单独的质子轻!虽然质量相差没有那么多，只有0.7%，但只要量足够大，释放的能量将会迅速增加。例如，在我们的太阳中，大约每秒钟就有4×10^38个质子聚变成氦-4；这就是太阳损失质量输出能量的过程。
但是我们不能把四个质子变成氦-4；事实上，永远不会有两个以上的粒子同时发生碰撞。
大多数时候，当两个质子发生碰撞时，它们只是简单地碰撞，然后会相互反弹。但是在合适的条件下，有足够的温度和密度，它们可以融合在一起形成可能你从未听说过的氦的状态:由两个质子，没有中子组成的双质子组合。
双质子属于一种极其不稳定的结构，绝大多数时候，会衰变回两个质子。
但每隔一段时间，少于0.01%双质子就会经历β+衰变，在衰变过程中会释放出正电子(电子的反粒子)、中微子，质子在衰变过程中会转化为中子。
如果只是观察初始反应物和最终产物，双质子的生命周期非常小，我们只会看到如下图的情况所示，两个质子结合后立刻会发生衰变，双质子存在的中间过程基本看不到。
这时我们将得到氘（氢的一个重同位素），一个正电子（它会立即与一个电子湮灭，产生伽马射线），还有一个中微子，它会以接近光速的速度逃逸。
制造氘相当困难！事实上，即使在15000000 K的温度下(太阳核心温度)，质子的平均动能也只有13Kev。这些能量分布属于泊松分布，这意味着，一个质子可能具有的最高动能约为170Mev。这还不足以克服质子之间的库仑势垒。
但我们不需要完全克服库仑势垒，因为宇宙还有另一个方案:量子力学!
这些质子可以通过量子隧穿效应无视库仑力的存在进入双质子态，其中一小部分双质子会衰变为氘，一旦生成氘，就可以顺利进入下一步。与双质子相比，氘是一个有利的能量状态，更容易进行下一步:氦-3!
将两个质子结合起来形成氘释放出的总能量约为2Mev，约为初始质子质量的0.1%。但是如果你在氘中再加入一个质子，就能得到氦-3，变成一个更稳定的原子核，其中包括两个质子和一个中子，并释放5.5Mev的能量，而且这个反应进行得更快更自然更顺畅。
虽然核心中的两个质子需要数十亿年的时间才能融合成氘，但氘一旦形成，只需一秒钟就能与质子融合成氦-3!
还有一种可能就是两个氘核融合在一起，但这种情况非常非常罕见，所以可以肯定地说，100%的氘与一个质子融合成氦-3。
我们通常说太阳中的聚变是“氢融合为氦”，一言代之。但实际上，这个聚变的过程是非常持久的一个过程，涉及多个氢原子进入，一个氦原子产生！在氦-3形成之后，有四种方式可以形成氦-4，氦-4是太阳核心获取能量最有利的状态。
第一种方式也是最常见的方式，是让两个氦-3原子核融合在一起，产生一个氦-4原子核并吐出两个质子。在太阳中形成的所有氦-4原子核中，约86%是由这条路径形成的。这个反应在1400万开尔文以下占主导地位，顺便说一下，太阳比宇宙中95%的恒星更热，质量更大。
换句话说，这是宇宙恒星中形成氦-4最常见的路径:两个质子在量子力学的作用下产生一个双质子，双质子偶尔衰变成氘，氘与一个质子融合生成氦-3，然后在大约一百万年后，两个氦-3原子核融合生成氦-4，在这个过程中吐出两个质子。
但在更高的能量和温度下（包括太阳核心最深处的1%）另一种反应占据主导地位。
第二种方式，在高能量下，氦-3可以与一个已经存在的氦-4合并，生成铍-7。本来铍-7会找到一个质子生成硼-8;然而，由于它不稳定，还没来得及反应，首先衰变为锂-7。在我们的太阳中，通常先发生衰变，然后再加上一个质子，产生铍-8，铍-8立即衰变为两个氦-4核，这个过程生成的氦-4大约占太阳氦-4总量的14%。
第三种方式，但在质量更大的恒星中（例如：O、B级恒星），质子与铍-7的聚变发生在衰变为锂之前，生成硼-8，硼-8首先衰变为铍-8，然后衰变为两个氦-4原子核。这个过程在类太阳恒星中并不重要――只占氦-4总量的0.1%，但在巨大的O类和B类恒星中，这是产生氦-4最重要的聚变反应。
另外，作为补充说明一下第四种方式，氦-3理论上可以直接与质子融合，直接产生氦-4和正电子(以及中微子)。虽然氦-4在我们的太阳中非常罕见，以这种方式产生的氦-4核还不足百万分之一，但这个过程可能在质量最大的o型星中占据主导地位!