Nukleárna fúzia je reakcia, pri ktorej dve alebo viac malých atómových jadier fúzuje a vytvárajú väčšie a ťažšie jadrá s uvoľňovaním častíc a veľkého množstva energie. Pri reakciách jadrovej fúzie sa dve reaktívne jadrá zrazia, pretože obe sú pozitívne nabité, existuje medzi nimi intenzívna odpudivá sila, ktorú možno prekonať, iba ak majú reaktívne jadrá veľmi vysoké kinetické energie (takmer 100 miliónov stupňov Celzia). Pretože požadovaná kinetická energia rastie s jadrovým nábojom (atómové jadro), je najľahšie vyrobiť reakcie medzi jadrami s nízkym atómovým číslom.
Energia produkovaná na Slnku, ako aj v iných hviezdach, pochádza z fúzie jadier vodíka, ktoré tvoria jadrá hélia, a gama žiarenia, ktoré sú vyjadrením energie, ktorá sa uvoľňuje v tomto procese. Počet jadier, ktoré reagujú každú sekundu, je obrovský, a teda aj uvoľnená energia, teda nepotlačiteľný jas a energia, s ktorou nás vždy chránila. Jadrová fúzia je mechanizmus, ktorý tiež vysvetľuje pôvod všetkých rôznych prvkov vo vesmíre, predpokladá sa, že bezprostredne po výbuchu (Veľký tresk) vznikol vodík a keď sa spojili malé jadrá, vznikli ťažké jadrá ktoré vyvolali veľkú rozmanitosť materiálov, ktoré dnes poznáme.
Laboratóriá na celom svete čelili extrémnym tlakovým podmienkam a veľmi vysokej teplote na uskutočnenie reakcií jadrovej fúzie (termonukleárne reakcie). Pri vysokých teplotách by boli všetky alebo väčšina atómov zbavená elektrónov. Tento stav hmoty je plynná zmes pozitívnych iónov a elektrónov známa ako plazma. Zachovanie tejto plazmy je neľahká úloha.
Jadrová fúzia si doteraz našla uplatnenie iba vo vojenských funkciách: vodíková bomba alebo termonukleárna bomba; využíva atómy vodíka alebo ich ťažké izotopy, deutérium a trícium. Aby mohlo dôjsť k fúzii týchto atómov, je potrebné dosiahnuť teplotu takého rozsahu, že ju možno dosiahnuť iba pomocou malej štiepnej bomby uránu alebo plutónia ako rozbušky.
Je potrebné poznamenať, že fúzia jadier vodíka produkuje asi 4-krát viac energie ako štiepenie uránu. Preto, keď je energia jadrovej fúzie riadená (niektorí hovoria v polovici tohto storočia), jadrové reaktory, ktoré ju používajú, zabudnú na tie súčasné, ktoré sú založené na procesoch štiepenia jadra. Ak by bola fúzna energia uskutočniteľná, poskytla by nasledujúce výhody: 1) palivo je lacné a takmer nevyčerpateľné deutérium z oceánov; 2) nemožnosť nehody v reaktore, ak by fúzny stroj prestal fungovať, úplne a okamžite by sa odstavil bez nebezpečenstva roztavenia a 3) Je to čistý zdroj energie, pretože pri procese vzniká malé množstvo rádioaktívneho odpadu a je s ním ľahšie manipulovať.
