Phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra trong lõi của mặt trời. Lõi là nơi nhiệt độ của mặt trời đủ nóng để phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra.
Trong lõi của mặt trời, hydro được chuyển đổi thành heli trong quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân. Khi quá trình này hoàn tất, năng lượng từ lõi truyền lên bề mặt, nơi nó nguội đi khoảng 10.000 F.
Do phản ứng tổng hợp hạt nhân đang diễn ra ở trung tâm của mặt trời, mặt trời không mọc cũng như không sụp đổ dưới trọng lượng của chính nó. Kích thước của nó tương đối không đổi cũng như nhiệt mà nó tạo ra. Một khi mặt trời đã sử dụng hết nguồn cung cấp hydro, nó sẽ bắt đầu nở ra và cuối cùng sẽ chết.
