Energie se uvolňuje při fúzi lehčích jader na těžší prvky až po železo (tyto prvky se proto někdy nazývají popelem nukleární syntézy). Lehké prvky vznikají při vodíkovém, heliovém a uhlíkovém hoření, která lze sumárně vystihnout rovnicemi:
41H → 4He + 2 e+ + 2 ν (ν – neutrino)
12C + 12C → 24Mg resp. 23Na + 1H resp. …
Po vzniku uhlíku a dusíku může z vodíku vznikat helium soustavou několika následných reakcí (katalytický C-N-O cyklus). Při tomto procesu má nuklid 12C roli katalyzátoru, protože se v jeho posledním stupni opět uvolňuje. Lithium, beryllium a bor, které nejsou stabilními produkty těchto procesů, mají nízkou četnost výskytu a pravděpodobně jsou produkty kolizí těžších jader (uhlík, dusík, kyslík) s fotony o vysoké energii. Těžší prvky jsou produkovány záchytem neutronů, protonů nebo α-částic v jádrech lehčích prvků
23Ne + α → 26Mg + n
98Mo + n → 99Mo + γ → 99Tc + β + ν