Diferentemente da fissão nuclear – na qual a energia é gerada por meio da divisão de um núcleo –, a fusão nuclear se dá quando ao menos dois núcleos atômicos se chocam com força suficiente para se fundirem, o que também libera uma grande quantidade de fótons. As reações de fusão alimentam as estrelas do universo, e emite grande quantidade de luz e calor.

Durante a Segunda Guerra Mundial, as pesquisas feitas para criar uma bomba de fissão fizeram com que os estudos sobre fusão nuclear fossem deixados de lado. Porém, em 1946 d.C., foi aprovada uma patente de dois cientistas britânicos para um protótipo de um reator de fusão baseado no conceito de Z-pinch, segundo o qual é possível gerar um campo magnético que comprima o próprio plasma (de maneira análoga ao que ocorre em uma estrela). No início do ano seguinte, duas equipes na Grã-Bretanha começaram uma série de experimentos ainda maiores com o intuito de gerar eletricidade por fusão. James Truck, um britânico residente em Los Alamos (EUA), construiu uma série de reatores de fusão ligados a um reator maior, que ganhou o nome debochado de "Perhapsatron" (que, em português, significaria algo como "Talvezômetro"). No fim das contas, esse nome acabou sendo adequado, já que os experimentos demonstraram que havia tantas instabilidades no sistema que não foi possível chegar ao estado de fusão.

Na realidade, ficou a cargo dos engenheiros bélicos criar a primeira reação de fusão feita pelo homem – chamada de Ivy Mike, que foi a primeira bomba termonuclear, testada em 1952 no atol de Enewetak. Dois anos depois, a bomba Castle Bravo explodiu no Atol de Bikini com uma força de quinze megatoneladas. Enquanto isso, a União Soviética construía seu próprio arsenal termonuclear. Porém, todos esses são exemplos de reações de fusão descontroladas.

Entre as décadas de 50 e 90, a pesquisa em torno da fusão nuclear evoluiu bem aos poucos e com muitos buracos pelo caminho. Por fim, em 1991, os cientistas da Joint European Torus (na Inglaterra) realizaram a primeira emissão controlada de energia de fusão. Como era de se esperar, esse feito foi seguido de muitos artigos científicos indicando como seria possível melhorar o processo – o que reduziria o tamanho e o custo do reator e aumentaria seu controle. Apesar dos debates e das posições contrárias, o laboratório "Skunk Works", de Lockheed Martin, anunciou que iniciariam o desenvolvimento de um reator de fusão de alto beta no ano de 2014 – com planos para construir um protótipo de cem megawatts em 2017, começando a operar de maneira regular em 2022.