Перетворення водню на гелій, основне джерело енергії Сонця та зірок, відбувається шляхом двох різних циклів термоядерних реакцій. Далі – лівий індекс у позначення хімічного елемента означає величину його електричного заряду, правий індекс – його атомна вага. Протон-протонна реакція – основний ланцюжок.
У CNO-циклі гелій утворюється з водню в результаті послідовних захоплень протонів ядрами вуглецю, азоту та кисню. Самі ці елементи не витрачаються і виробляються, отже, виступають каталізаторами перетворення водню в гелій.
Здебільшого це водень та гелій – Найлегші елементи періодичної таблиці Менделєєва. Саме ці речовини утворилися після Великого вибуху, і саме з них складається більшість зірок та міжзоряного газу.
З реакцій термоядерного синтезу ядер гелію ядрами водню у центральних областях Сонця при температурах понад 12 млн. градусів. Що секунди в ядрі Сонця в результаті термоядерного горіння 600 млн тонн ядер водню синтезуються 596 млн тонн ядер гелію.