Proces nukleosinteze počinje u tzv. proton-protonskom ciklusu. Ovaj lanac fuzionih reakcija odigrava se u jezgrima svih zvezda koje se nalaze u mirnom stadijumu svog evolutivnog razvoja. Takva zvezda je i naše Sunce, i upravo ovaj niz reakcija odgovoran je za nastanak energije koja je omogućila nastanak i opstanak života na našoj planeti. Osnova proton-protonskog ciklusa je da se na dovoljno visokoj temperaturi, oko 107K, odigrava lanac nuklearnih reakcija u kojima reaguje četiri jezgra vodonika i nastaje jedno jezgro helijuma uz oslobađanje neutrina i energije:

Nastali pozitroni gotovo trenutno reaguju sa slobodnim elektronima i u procesu anihilacije pretvaraju se u energiju gama-zraka. Neutrini odlaze odnoseći izvesnu količinu energije i oni ne igraju važnu ulogu u lancu nukleosinteze. Ispravnost proton-protonskog ciklusa potvrđena je i eksperimentalno, u laboratorijskim uslovima.

Helijum koji nastaje gomila se u jezgru zvezde. Količina vodonika i učestalost fuzionih reakcija se smanjuje. Jezgro počinje da se sažima i još više zagreva. Kada temperatura dostigne 10⁸K jezgra helijuma počinju da se sudaraju (njihova energija je veća od energije odbojnih elektrostatičkih sila) i počinje proces fuzionih reakcija koji se naziva tri-alfa proces: