先由氢聚变为氦，然后由氦聚变为碳。此后生成的元素很复杂。在主序星和红巨星阶段，通过内部核聚变，能够生成从2号元素氦到26号元素铁的所有元素，到铁为止。在大质量恒星在超新星爆发中，可以生成从27号元素钴到92号元素铀的66种元素。这一过程也可以认为是核聚变过程，不过是在瞬间发生的。从93号元素镎开始，都是人造元素，在恒星中不能生成。