与核裂变相反（这种方式下的能量是由核分裂产生的），核聚变是在两个或两个以上的原子核足够猛烈地撞在一起发生融合时产生的，它也会释放出大量的光子。聚变反应为宇宙中的星星提供能量，发出大量的光和热。

二战期间，创造裂变式原子弹的研究被纳入核聚变的研究之中。1946年，2个英国研究者获得以箍缩概念为基础的聚变反应堆原型的专利，通过产生的磁场来控制等离子体（与在恒星里类似）。第二年，英国的两个研究小组开始进行一系列更大的实验来通过核聚变发电；另一个英国人詹姆斯·塔克在美国洛斯阿拉莫斯建立了一系列最大规模的聚变反应堆，被轻蔑地称为“或许器”。事实证明，这个名字是恰当的，实验揭示了所有设计的不稳定性，所以永远也不可能实现核聚变。

它反而被留下来让武器工程师创造了第一个人造聚变反应，“艾维·迈克”是1952年在埃内韦塔克环礁引爆的第一颗热核弹。两年后，喝彩城堡在比基尼环礁上爆炸，燃料达到了1500万吨。同时，苏联建造和测试了自己的热核武器。但这都是不受控制的聚变反应。

经历了很多小阶段和一些行不通的路，核聚变研究在20世纪50年代至90年代期间得到缓慢发展。最终在1991年，欧共体联合聚变中心的科学家们在英国第一次完成了聚变能量的控制释放。不出所料，接下来大量科技论文从很多方面开始改进这一过程，将任何类型的反应堆的规模做得更小、更实惠、也更可控。虽然有争论和争议，但2014年，洛克希德·马丁的“臭鼬工厂”实验室宣布了高风险聚变反应堆的发展，以及在2017年修建100兆瓦原型，为2022年的正常运行做准备的计划。