Các ngôi sao chủ yếu được tạo thành từ hydro và heli, chỉ có một lượng nhỏ các nguyên tố nặng hơn. Ngôi sao là một quả cầu plasma nóng sáng khổng lồ được giữ lại với nhau bằng lực hấp dẫn của chính nó. Quá trình nguyên tắc xảy ra trong một ngôi sao là sự chuyển đổi hydro thành heli.
Sự chuyển đổi hydro thành heli trong lõi của một ngôi sao tạo ra nhiều năng lượng đến mức bản thân các nguyên tố tồn tại như một món súp gồm các ion tích điện dương với một số hoặc tất cả các electron của chúng chuyển động tự do. Quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân của các ngôi sao có thể tiếp tục trong hàng tỷ năm, cho đến khi tất cả hydro hợp nhất với nhau để tạo thành heli. Khi lượng hydro có sẵn được sử dụng hết, ngôi sao sẽ mở rộng để tạo thành một sao khổng lồ đỏ và bắt đầu hợp nhất các nguyên tử heli thành các nguyên tử carbon. Trong các ngôi sao có khối lượng lớn hơn, các nguyên tố nặng hơn được tạo ra bằng cách hợp nhất các nguyên tố nhỏ hơn với nhau, chúng được giải phóng vào không gian khi ngôi sao chết đi. Trong thời kỳ siêu tân tinh, các nguyên tố nặng nhất, chẳng hạn như uranium và vàng, được tạo ra và bay ra ngoài không gian khi ngôi sao phát nổ.
