Auringon ja muiden tähtien lämmöntuotto perustuu fuusioreaktioihin, joiden valjastaminen energiantuotantoon ratkaisisi ihmiskunnan energiaongelmat. Fuusiovoimalaitoksia kuitenkin kehitetään vielä tegnologisten ongelmien vuoksi. Yksi fuusioenergian suurimmista ongelmista on, että reaktion edellytyksenä on polttoaineen erittäin korkea lämpötila, joka asettaa materiaalille suuria vaatimuksia. Lämpötila polttoaineen keskellä on jopa 100 miljoonaa astetta ja ulkoreunalla 2 000 astetta.

Fuusioenergia on turvallista ja ympäristöystävällistä. Polttoaineena käytetään deuteriumia, jota on valtamerissä melkein loputtomasti, eikä se tuota radioaktiivista käytettyä polttoainetta. Ainoastaan reaktorin sisäosien materiaalit ovat vähäaktiivista jätettä, mitkä voidaan kierrättää noin 100 vuoden kuluttua.

Energian tuotanto perustuu kahden kevyen atomiytimen yhdistymisreaktioon. Samalla vapautuu runsaasti energiaa. Käyttökelpoisin reaktio on raskaiden vetyisotooppien deuteriumin ja triniumin välinen reaktio. Ytimet fuusioituvat ja muodostavat heliumytimen ja neutronin. Suurinosa vapautuvasta energiasta kulkeutuu reaktoria ympäröivälle vaipalle neutroneiden liike-energiana. Vaipassa energia muuttuu lämmöksi liikkeen hidastuessa. Lämpö käytetään höyryn tuottamiseen ja se jalostetaan tavalliseksi sähköksi.