Explosiv nukleosyntes är skapandet av tunga grundämnen som sker i hjärtat av en supernova. En supernova är en enormt energisk astronomisk händelse där en superjättestjärna förbrukar sitt kärnbränsle och kollapsar under sin egen gravitation. Det infallande materialet studsar mot en supertät kärna, vilket skapar en explosion och en stötfront som rör sig bort från kärnan med hastigheter på upp till 2000 km/s. En supernova kan överglänsa sin värdgalax, och de har observerats av astronomer sedan antikens historia.
Stjärnor får sin energi genom sammansmältning av atomkärnor, främst väte och helium. Detta kallas för väte- och heliumbränning. I mycket massiva stjärnor skapar förbränningen av dessa grundämnen en ”aska” av tyngre och tyngre grundämnen – kol, neon, kisel, järn och nickel – tills slutligen mängden energi som krävs för att smälta samman kärnor överstiger den energi den frigör, och kärnkedjereaktionen släcks. Det som finns kvar är en kärna av järn-nickel som består av cirka 1.38 solmassor, som sedan snabbt kollapsar till antingen en neutronstjärna eller ett svart hål, vilket orsakar en supernova från studsningen. En annan typ av supernova, som kallas en supernova av typ Ia, förekommer i mindre massiva stjärnor. En supernova av typ Ia uppstår när en kol-syre vit dvärg överstiger samma tröskelvärde på 1.38 solmassa och bränner allt dess innehåll på några sekunder.
I båda typerna av supernova skapas temperaturer i miljarder grader i kärnan, och flera solmassor av material kastas utåt med 3 % av ljusets hastighet. Även om sammansmältning av järn- och nickelkärnor är mycket kostsamt energimässigt, är en supernova mer än tillräckligt för att initiera nödvändiga reaktioner. Varje grundämne som är tyngre än järn i det periodiska systemet skapas antingen i supernovexplosioner eller är en sönderfallsprodukt av dessa grundämnen.
Supernova-nukleosyntes är bara en kategori av nukleosyntes. Den mer typiska typen av nukleosyntes är stjärnnukleosyntes, främst av den väte- och heliumförbränningstyp som nämnts tidigare. Det finns också Big Bang-nukleosyntes, som inträffade under de första tre minuterna av universums existens. Under denna händelse smältes 24 % av de ursprungliga väteatomerna i kosmos samman till heliumkärnor. För närvarande består det observerbara universum av cirka 74 % väte, 24 % helium, 1 % syre och 1 % andra grundämnen.