Η διαδικασία του τριπλού άλφα είναι το μέσο με το οποίο τα αστέρια συντήκουν πυρήνες ηλίου σε πυρήνες άνθρακα και οξυγόνου όταν έχουν εξαντλήσει το καύσιμο υδρογόνου τους. Η έναρξη της διαδικασίας του τριπλού άλφα απαιτεί σταθερές θερμοκρασίες άνω των 100,000,000 Κ και επαρκή πυκνότητα ηλίου. Αυτό συμβαίνει όταν ένα αστέρι αρχίζει να συσσωρεύει σημαντικές ποσότητες «στάχτης» ηλίου στον πυρήνα του από την καύση υδρογόνου. Το ήλιο δεν έχει πού να πάει και δεν παράγει τη δική του ενέργεια, έτσι συσσωματώνεται στον πυρήνα και συστέλλεται. Η συστολή αυξάνει τη θερμότητα και την πίεση τρομερά. Στα 100 megaKelvins, ξεκινά η διαδικασία του τριπλού άλφα, γνωστή και ως καύση ηλίου.
Η διαδικασία τριπλού άλφα πήρε το όνομά της επειδή η διαδικασία είναι η σύντηξη τριών σωματιδίων άλφα. Ένα σωματίδιο άλφα είναι δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια συνδεδεμένα μεταξύ τους, το οποίο είναι το ίδιο πράγμα με έναν πυρήνα ηλίου. Κάτω από τις κολοσσιαίες πιέσεις στον αστρικό πυρήνα, δύο πυρήνες ηλίου μπορούν να ενωθούν σε έναν πυρήνα βηρυλλίου, απελευθερώνοντας μια ακτίνα γάμμα στη διαδικασία. Ο πυρήνας του βηρυλλίου είναι ασταθής, μέσα σε 2.6×10-16 δευτερόλεπτα, καταρρέει ξανά σε πυρήνες ηλίου. Αλλά εάν δημιουργούνται συνεχώς αρκετοί πυρήνες βηρυλλίου, τελικά ένας θα συγχωνευθεί με έναν άλλο ενεργητικό πυρήνα ηλίου και θα δημιουργήσει άνθρακα, έναν πυρήνα με συνολικά έξι πρωτόνια και έξι νετρόνια.
Η διαδικασία του τριπλού άλφα συμβαίνει σε όλα τα αστέρια χαμηλής έως μέσης μάζας (0.6-10 ηλιακές μάζες) αργά στη ζωή τους. Μετά το στάδιο του Κόκκινου Γίγαντα, το οποίο χαρακτηρίζει την παραδοσιακή καύση υδρογόνου σε ένα συμπιεσμένο κέλυφος γύρω από έναν πυρήνα ηλίου, ο πυρήνας καταρρέει και αρχίζει να καίει ήλιο, εκτοξεύοντας το αστέρι στον ασυμπτωτικό γίγαντα κλάδο του διαγράμματος Hertzsprung-Russell, το οποίο συγκρίνει τη φωτεινότητα των άστρων με τον φασματικό τύπο .
Η ταχύτητα της αντίδρασης τριπλού άλφα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία του πυρήνα — ο ρυθμός αντίδρασης είναι το γινόμενο της θερμοκρασίας στην 30η ισχύ και της πυκνότητας στο τετράγωνο. Στα μικρά αστέρια, ο πυρήνας του ηλίου γίνεται τόσο πυκνός που γίνεται μια μορφή εκφυλισμένης ύλης, όπου οι αυξήσεις της θερμοκρασίας δεν αντιστοιχούν σε αύξηση του όγκου. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μια απρόσμενη αντίδραση τριπλού άλφα που ονομάζεται φλας ηλίου, όπου το 60-80% του ηλίου στον πυρήνα αποτεφρώνεται σε λίγα λεπτά. Για μεγαλύτερα αστέρια, το ήλιο αρχίζει να συντήκεται σε ένα κέλυφος έξω από έναν πυρήνα άνθρακα, εμποδίζοντάς το να φτάσει στην κατάσταση εκφυλισμένης ύλης. Σε αυτά τα μεγαλύτερα αστέρια, τελικά ξεκινά η καύση άνθρακα.