Proses triple-alpha adalah cara bintang menggabungkan inti helium menjadi inti karbon dan oksigen ketika mereka telah kehabisan bahan bakar hidrogennya. Memulai proses triple-alpha membutuhkan suhu berkelanjutan lebih dari 100,000,000 K dan kepadatan helium yang memadai. Ini terjadi ketika sebuah bintang mulai membangun sejumlah besar “abu” helium di intinya dari pembakaran hidrogen. Helium tidak memiliki tempat untuk pergi dan tidak menghasilkan energinya sendiri, sehingga ia berkumpul di inti dan berkontraksi. Kontraksi sangat meningkatkan panas dan tekanan. Pada 100 megaKelvin, proses triple-alpha, juga dikenal sebagai pembakaran helium, dimulai.
Proses triple-alpha mendapatkan namanya karena prosesnya adalah peleburan tiga partikel alpha. Partikel alfa adalah dua proton dan dua neutron yang terikat bersama, yang merupakan hal yang sama dengan inti helium. Di bawah tekanan kolosal di inti bintang, dua inti helium dapat dibujuk untuk bergabung menjadi inti berilium, melepaskan sinar gamma dalam prosesnya. Inti berilium tidak stabil, Dalam 2.6 × 10-16 detik, ia runtuh kembali menjadi inti helium. Tetapi jika cukup banyak inti berilium yang terus-menerus diciptakan, akhirnya satu akan bergabung dengan inti helium energik lain dan menciptakan karbon, inti dengan total enam proton dan enam neutron.
Proses triple-alpha terjadi di semua bintang bermassa rendah hingga menengah (0.6-10 massa matahari) di akhir masa hidupnya. Setelah tahap Raksasa Merah, yang menampilkan pembakaran hidrogen tradisional dalam cangkang terkompresi di sekitar inti helium, inti runtuh dan mulai membakar helium, meluncurkan bintang ke cabang raksasa Asimtotik dari diagram Hertzsprung-Russell, yang membandingkan luminositas bintang dengan tipe spektral .
Kecepatan reaksi triple-alpha sangat bergantung pada suhu inti — laju reaksi adalah produk dari suhu pangkat 30 dan kepadatan kuadrat. Pada bintang kecil, inti helium menjadi sangat padat sehingga menjadi suatu bentuk materi yang mengalami degenerasi, di mana peningkatan suhu tidak sesuai dengan peningkatan volume. Hal ini dapat menyebabkan reaksi triple-alpha yang disebut helium flash, di mana 60-80% helium di inti dibakar dalam hitungan menit. Untuk bintang yang lebih besar, helium mulai menyatu pada cangkang di luar inti karbon, mencegahnya mencapai keadaan materi yang merosot. Di bintang-bintang yang lebih besar ini, akhirnya pembakaran karbon dimulai.