Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία με την οποία πολλά άτομα που έχουν το ίδιο φορτίο ενώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν έναν βαρύτερο πυρήνα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ανάλογα με τη μάζα, η ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί ή να απορροφηθεί κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Είναι μια πολύ σημαντική πηγή ενέργειας.
Αν και συχνά συγχέεται με την πυρηνική σχάση, πιθανότατα λόγω του παρόμοιου ονόματος και — μερικές φορές — παρόμοιων αποτελεσμάτων, η πυρηνική σύντηξη είναι μια πολύ διαφορετική διαδικασία. Η πυρηνική σχάση περιλαμβάνει τη διάσπαση του πυρήνα ενός ατόμου, που συνήθως έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μεγάλης απελευθέρωσης ενέργειας, όπως φαίνεται στις πυρηνικές βόμβες. Αυτός είναι επίσης ο τρόπος με τον οποίο οι περισσότεροι πυρηνικοί σταθμοί παράγουν ενέργεια.
Η πυρηνική σύντηξη ως πηγή ανθρωπογενούς ενέργειας βρίσκεται ακόμη σε μεγάλο βαθμό στο στάδιο ανάπτυξης, αν και ορισμένοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής σύντηξης είναι online. Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που παράγεται με αυτόν τον τρόπο που ωφελεί τους ανθρώπους και άλλες μορφές ζωής προέρχεται από τον ήλιο. Η σύντηξη είναι η διαδικασία με την οποία όλα τα αστέρια παράγουν ενέργεια.
Το πρόβλημα με τη δημιουργία πυρηνικής σύντηξης έγκειται στο να έρθουν δύο άτομα που έχουν το ίδιο φορτίο κοντά το ένα στο άλλο επειδή αυτά τα άτομα γενικά απωθούν το ένα το άλλο αντί να κινούνται μαζί. Μόλις συγκεντρωθούν, ωστόσο, η πυρηνική δύναμη αρχίζει να κυριαρχεί. Αυτή η δύναμη θα προσελκύσει τους πυρήνες δύο ή περισσότερων ατόμων το ένα προς το άλλο και θα ξεκινήσει τη διαδικασία σύντηξης, αλλά αυτό συμβαίνει μόνο εάν βρίσκονται σε αρκετά κοντινή απόσταση.
Για να έρθουν οι πυρήνες αρκετά κοντά μεταξύ τους ώστε να συντηχθούν απαιτεί την εύρεση κάποιου τρόπου για να ενωθούν τα άτομα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό επιτυγχάνεται με πολύ υψηλά επίπεδα θερμότητας. Η θερμότητα αναγκάζει τα άτομα να επιταχύνουν, επιτρέποντάς τους να ξεπεράσουν τις ηλεκτρομαγνητικές τάσεις τους να απωθούν το ένα το άλλο. Αν και αυτό μπορεί να απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας στην αρχή, η ενέργεια που προκύπτει είναι συχνά πολύ μεγαλύτερη από αυτή που εισήχθη αρχικά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η θερμότητα από την έκρηξη μπορεί να δημιουργήσει συνεχείς αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, που ονομάζονται αντιδράσεις αυτοσυντηρούμενης. Τα αστέρια είναι ένα καλό παράδειγμα αυτού.