核融合，又稱核聚變，是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，並伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核分裂，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核融合，如太陽發光發熱的能量來源。

相比核分裂，核融合幾乎不會帶來放射性污染等環境問題，而且其原料可直接取自海水中的氘，來源幾乎取之不盡，是理想的能源方式。

目前人類已經可以實現不受控制的核融合，主要如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核融合的速度和規模，實現持續、平穩的能量輸出。科學家正努力研究如何控制核融合，但是現在看來還有很長的路要走。