與核裂變相反（這種方式下的能量是由原子核分裂產生的），核融合是在兩個或兩個以上的原子核足夠猛烈地撞在一起發生融合時產生的，它也會釋放出大量的光子。融合反應為宇宙中的星星提供能量，發出大量的光和熱。

二戰期間，創造原子彈的研究被納入核融合的研究之中。1946年，2個英國研究者獲得以箍縮概念為基礎的融合反應堆原型的專利，通過產生的磁場來控制等離子體（與在恆星裡類似）。第二年，英國的兩個研究小組開始進行一系列更大的實驗來通過核融合發電；另一個英國人詹姆斯•塔克在美國洛斯阿拉莫斯建立了一系列最大規模的融合反應堆，被輕蔑地稱為「或許器」。事實證明，這個名字是恰當的，實驗揭露了所有設計的不穩定性，所以永遠也不可能實現核融合。

它反而被留下來讓武器工程師創造了第一個人造融合反應，「常春藤麥克」是1952年在埃內韋塔克環礁引爆的第一顆熱核彈。兩年後，喝彩城堡在比基尼環礁上爆炸，燃料達到了1500萬公噸。同時，蘇聯建造和測試了自己的熱核武器。但這都是不受控制的融合反應。

經歷了很多小階段和一些行不通的路，核融合研究在20世紀50年代至90年代期間得到緩慢發展。最終在1991年，歐洲核融研究中心的科學家們在英國第一次完成了融合能量的控制釋放。不出所料，接下來大量科技論文從很多方面開始改進這一過程，將任何類型的反應堆的規模做得更小、更實惠、也更容易控制。雖然有爭論和爭議，但2014年，洛克希德•馬丁的「臭鼬工廠」實驗室宣佈了高風險融合反應堆的發展，以及在2017年修建100兆瓦原型，為2022年的正常運行做準備的計劃。