Nucleosinteza explozivă este crearea de elemente grele care are loc în inima unei supernove. O supernova este un eveniment astronomic extrem de energetic în care o stea supergigant își epuizează combustibilul nuclear și se prăbușește sub propria sa gravitație. Materia care intră într-un miez superdens, creând o explozie și un front de șoc care se îndepărtează de nucleu cu viteze de până la 2000 km/s. O supernova poate eclipsa galaxia gazdă și acestea au fost observate de astronomi încă din istoria antică.
Stelele își obțin energia prin fuziunea nucleelor atomice, în principal hidrogen și heliu. Aceasta se numește arderea hidrogenului și a heliului. În stelele foarte masive, arderea acestor elemente creează o „cenuşă” de elemente din ce în ce mai grele – carbon, neon, siliciu, fier şi nichel – până când, în cele din urmă, cantitatea de energie necesară pentru fuzionarea nucleelor depăşeşte energia pe care o eliberează, iar reacția nucleară în lanț este stinsă. Ceea ce a mai rămas este un nucleu de fier-nichel format din aproximativ 1.38 de mase solare, care apoi se prăbușește rapid fie într-o stea neutronică, fie într-o gaură neagră, provocând o supernovă din revenire. Un alt tip de supernovă, numită supernovă de tip Ia, apare în stele mai puțin masive. O supernova de tip Ia apare atunci când o pitică albă carbon-oxigen depășește același prag de masă solară de 1.38 și arde tot conținutul său în câteva secunde.
În ambele tipuri de supernove, în miez sunt create temperaturi de miliarde de grade, iar mai multe mase solare de material sunt ejectate în exterior cu 3% din viteza luminii. Chiar dacă fuzionarea nucleelor de fier și nichel este foarte costisitoare din punct de vedere energetic, o supernova este mai mult decât suficientă pentru a iniția reacțiile necesare. Fiecare element mai greu decât fierul din Tabelul Periodic este fie creat în explozii de supernove, fie este un produs de dezintegrare al acelor elemente.
Nucleosinteza supernovei este doar o categorie de nucleosinteză. Tipul mai tipic de nucleosinteză este nucleosinteza stelară, în primul rând de tipul de ardere a hidrogenului și heliului menționat anterior. Există și nucleosinteza Big Bang, care a avut loc în primele trei minute de existență a universului. În timpul acestui eveniment, 24% din atomii de hidrogen inițiali din cosmos au fost fuzionați în nuclee de heliu. În prezent, universul observabil este format din aproximativ 74% hidrogen, 24% heliu, 1% oxigen și 1% alte elemente.