Kärnfusion är den process genom vilken flera atomer med samma laddning går samman för att bilda en tyngre kärna. I vissa fall, beroende på massan, kan energi frigöras eller absorberas under denna process. Det är en mycket viktig energikälla.
Även om det ofta förväxlas med kärnklyvning, troligen på grund av det liknande namnet och – ibland – liknande resultat, är kärnfusion en helt annan process. Kärnklyvning innebär att kärnan i en atom splittras, vilket normalt har effekten att generera ett stort frigörande av energi, som man ser i kärnvapenbomber. Det är också så de flesta kärnkraftverk genererar energi.
Kärnfusion som en källa till konstgjord energi är fortfarande till stor del i utvecklingsstadiet, även om vissa fusionskraftverk är online. Det mesta av den energi som produceras på detta sätt och som gynnar människor och andra livsformer kommer från solen. Fusion är den process genom vilken alla stjärnor genererar energi.
Problemet med att generera kärnfusion ligger i att få två atomer med samma laddning nära varandra eftersom dessa atomer i allmänhet stöter bort varandra snarare än att röra sig tillsammans. När den väl har samlats börjar kärnkraften dock ta över. Denna kraft kommer att attrahera kärnorna av två eller flera atomer mot varandra och starta fusionsprocessen, men detta händer bara om de är tillräckligt nära varandra.
För att få kärnorna tillräckligt nära varandra för att smälta samman måste man hitta något sätt att få ihop atomerna. I de flesta fall sker detta med mycket höga nivåer av värme. Värme får atomerna att accelerera, vilket gör att de kan övervinna sina elektromagnetiska tendenser att stöta bort varandra. Även om detta kan kräva mycket energi i början, är energin som resulterar ofta mycket större än vad som initialt lagts in. I vissa fall kan värmen från explosionen skapa pågående kärnfusionsreaktioner, så kallade självuppehållande reaktioner. Stjärnor är ett bra exempel på detta.