太陽是太陽系中唯一的恆星，不但通過它強大的引力保障了整個系統運行的穩定性，另外也通過內部的核聚變向外釋放出源源不斷的光和熱。據科學家們測算，太陽每秒鐘釋放的能量可以達到3.8*10^26焦耳，相當於900億個當量在百萬噸級核彈爆炸所釋放的能量，也大致相當於1.3億億噸標準煤燃燒時產生的能量，我們地球能夠接收到的太陽發出的能量，佔比僅僅達到22億分之一，就是這麼一點看似不起眼的比例，為地球維持相對穩定的温度和生命體的誕生以及生物的發展演化提供了充足的保障。大家都知道，太陽內部的核聚變和氫彈爆炸的原理有一定的相似性，為何氫彈瞬間燃爆，而太陽可以持續釋放能量呢？
之所以出現這樣的情況，有一個非常形象的概念來形容，那就是可控性。簡單來説，氫彈爆炸屬於不可控的核反應，而太陽內部的核反應屬於可控的核聚變。我們先來看一下氫彈爆炸的原理，説白了它是一種核裂變和核聚變的綜合體，內部是氫彈，外部是原子彈（當然現代大部分氫彈在最裏層還會佈設一層原子彈），首先要引爆外層的原子彈，通過鈾-238發生裂變，釋放出巨大的能量，使得中心區温度瞬間達到1億度（這也是氫發生核聚變的最低温度），從而激發內核氫同位素－氘的核聚變反應，達到引爆氫彈的目的。如果裏面再有一層原子彈，那麼核聚變的能量又能夠激發核心區原子彈的爆炸，從而釋放出更多的能量以及放射性物質。因此，氫彈的爆炸過程可以用核裂變－核聚變－核裂變來描述。
現在包括我國在內的一些國家，正在研究製造的“人造太陽”，實際上就是一種可控核聚變裝置，研究的思路就是利用高温和強大的電磁場環境，將輕元素核聚變的進程穩定控制在一個密閉的特殊裝置中，在這個裝置中所能達到的極限高温數值，以及這個高温所能持續的時間，是決定着核聚變能夠穩定運行的關鍵，目前我國在這方面已經通過實驗達到了1億度穩定運行10秒以上，此後還將測試更高的反應温度，在國際上已經處於領先地位。
相較於氫彈和“人造太陽”，太陽內部的温度其實遠未達到1億度，而僅有1500萬度左右，按理説在這種温度條件下核聚變是不可能發生的。但是太陽有它的特殊之處，由於在其形成過程中不斷吸聚的星際物質這種積累過程，一方面使得其質量非常巨大，達到了整個太陽系總質量的99.86%，另一方面在物質向核心處坍縮的過程中逐步推動內部温度和壓力的提升。在非常高的温度和壓力下，太陽組成物質的相態呈現的是一種等離子體狀態，即由自由原子和電子所組成，而沒有完整的原子結構。所有的自由原子（原子核）和電子都處於高速隨機運行狀態，每時每刻都在發生着具有一定機率的碰撞事件。
然而，任何原子核與原子核之間，都存在着強大的庫侖力，這種力是一種排斥力，它與兩個原子核所帶電荷的乘積成正比、與原子核之間的距離平方成反比，作用關係與萬有引力相似，但是又有着明顯的不同，一方面體現在庫侖力的作用效果與萬有引力相反，是推動原子核相互排斥的力；另一方面庫侖力的數值要比萬有引力大得多。要克服庫侖力的作用使原子核相互碰撞實際上非常難，即使在太陽內部的高温高壓環境也無法達到這樣的條件。
不過，微觀世界中還有一個量子隧穿效應的存在，它可以推動質子有一定的幾率突破庫侖力提供的這種勢能壁壘，從而直達另一個質子的內部，實現了“質子穿越”，從而為核聚變的產生奠定堅實的基礎。雖然在太陽內部這種質子穿越所佔的比例仍然很小，但是太陽物質儲備的眾多氫元素，為這種量子隧穿提供了雄厚的“羣眾基礎”，比例雖小，可以用絕對數量來湊。據科學家們測算，太陽每秒鐘有至少700萬噸的質子參與核聚變反應，這個數值看上去非常龐大，但與太陽的總質量相比絕對是九牛一毛。
實際上，太陽內部的核聚變也是一個循序漸進的過程，其最主要的核聚變是質子與質子的鏈式反應。首先質子與質子結合形成氘，然後再與另外一質子結合形成氦3，最後兩個氦3結合形成氦4，整體的鏈式反應就是4個氫原子聚合形成1個氦原子，同時釋放出相應的伽馬光子、中微子和部分能量的過程。這種鏈式反應，決定了太陽內部核聚變並非集中、大規模地進行，而是在非常低的概率下循序漸進發生的，“温和”的反應過程確保了核聚變的長期持續進行。
另外，太陽內部核聚變雖然比較“温和”，但所釋放的能量總量也是非常巨大的，在這樣的能量釋放過程中太陽沒有解體，還有一個關鍵性的可控因素，那就是因核聚變產生的向外輻射壓，與太陽外層物質向內的重力相平衡的結果。如果內部核聚變強度變大，向外的輻射壓就會相應增加，推動太陽體積發生膨脹，這就使得太陽內部的温度變低，從而拉低核聚變強度。反之，如果內部的核聚變強度變弱，向外的輻射壓減小，太陽外層的物質向內的重力作用就會佔據上峯，繼而引發外層物質的向內坍縮，從而推動提升內核的温度，核反應強度重新提高。
在這樣兩個力量的長期抗衡作用下，保證了太陽內部的核聚變在幾十億年來一直保持着相對穩定的運行狀態，太陽的體積總體變化也不大。不過，當再過20－30億年之後，由於太陽內部氫元素的消耗量越來越多，氦元素的積累越來越豐富，太陽就會發生強烈的坍縮從而引發氦閃，氦閃之後由於氦參與了接下來的核聚變進程，從而釋放更多的能量，因此輻射壓猛烈提升，太陽的體積就會發生明顯的膨脹，逐漸形成紅巨星，其軌道甚至可以達到近地球的軌道，至此之後，太陽就完成了主序期的使命，進入到了生命的末期。