La chaleur et la lumière du soleil sont produites par une réaction de fusion d'atomes d'hydrogène.
À l'inverse de la fission nucléaire, exploitée dans les centrales nucléaires actuelles, la fusion nucléaire consiste à regrouper 2 atomes légers,
très abondants dans la nature, en un élément lourd, à très haute température.
Cette opération libère une très grande quantité d'énergie.
Le projet ITER (International Experimental Thermonuclear Reactor), lancé en 1986 a pour but de démontrer la possibilité scientifique et technologique de la production d'énergie par la fusion des atomes. C'est un projet de recherche fondamentale mené par les organismes publics de recherche, dont les résultats sont attendus à bien plus long terme que les recherches sur la fission. Installé en France en 2004, sa construction devrait durer une dizaine d'années pour une exploitation pendant 20 ans et une production d'électricité éventuelle à horizon 2050.
Sa consommation de combustible est très faible et le combustible (deutérium et lithium) abondant et très énergétique.
La fusion ne produit pas de gaz à effets de serre ou d'autres polluants toxiques et les déchets qu’elle génère ont une durée de vie plutôt réduite (environ 100 ans).