En contraposición a la fisión nuclear –donde la energía se genera por la división de un núcleo– la fusión nuclear se produce cuando dos o más núcleos atómicos chocan entre sí con fuerza suficiente para fundirse, lo que también libera gran cantidad de fotones. Las reacciones de fusión alimentan las estrellas del universo y desprenden una gran cantidad de luz y calor.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la investigación para obtener una bomba de fisión se incluyó dentro de la fusión nuclear. Pero, en 1946, se concedió una patente a dos investigadores británicos por el prototipo de un reactor de fusión basado en el concepto del "zeta pinch", mediante el cual se puede generar un campo magnético para contener plasma (de modo parecido a una estrella). El año siguiente, dos equipos de Gran Bretaña iniciaron una serie de experimentos cada vez más grandes para generar electricidad a través de la fusión mientras otro británico, James Tuck, que trabajaba en Los Álamos (Estados Unidos), construía una serie de reactores de fusión que le llevaron al mayor dispositivo, conocido irónicamente como el "Perhapsatron" ("quizásatrón"). El nombre resultó apropiado, ya que los experimentos revelaron inestabilidades en todos estos diseños, de manera que nunca se alcanzó la fusión.

En su lugar, se dejó a los ingenieros armamentísticos la tarea de crear la primera reacción de fusión hecha por el hombre e "Ivy Mike", la primera bomba termonuclear, se probó en el atolón de Enewetak en 1952. Dos años más tarde, se hizo estallar "Castle Bravo" en el atolón de las Bikini, con un resultado de 15 megatones. Mientras tanto, la Unión Soviética construía y probaba su propio arsenal termonuclear. Pero todas ellas fueron reacciones de fusión incontroladas.

Dando muchos pequeños pasos – y llegando a veces a callejones sin salida– la investigación de la fusión avanzó lentamente a través de los años 1950 a 1990. Al final, en 1991, los científicos del Joint European Torus, en Inglaterra, lograron la primera liberación controlada de energía de fusión. A esta siguieron, como era de esperar, un montón de artículos científicos sobre cuál era la manera de mejorar el proceso y hacer un reactor así más pequeño, asequible y controlable. A pesar del debate y las opiniones encontradas, en 2014, el laboratorio Skunk Works de Lockheed Martin anunció el desarrollo de un reactor de fusión de alta beta y tiene previsto construir un prototipo de 100 megavatios en 2017, listo para funcionar regularmente en el año 2022.