Fuzijska reakcija se pojavi, ko se jedra združijo v eno jedro in pri tem sprostijo velike količine energije. V večini primerov so temperature, pri katerih se to zgodi, izjemno visoke – na milijone stopinj Celzija.
Hladna fuzija je splošni izraz za vsako reakcijo jedrske fuzije, ki se pojavi bistveno pod normalnimi temperaturami, vendar se najpogosteje uporablja za opis nizkotemperaturne reakcije, ki jo je mogoče doseči z uporabo relativno normalnih eksperimentalnih pogojev.
Deuterij (izotop vodika) se najpogosteje obravnava kot najboljši potencialni vir energije, ki temelji na hladni fuziji. Je zlahka dostopen, ima malo odpadkov in proizvaja velike količine energije. Zato večina dela na področju hladne fuzije uporablja različne katalizatorje, katerih namen je izzvati nizkotemperaturno reakcijo z devterijem.
Trenutno ni dosledne tehnike za ustvarjanje reakcije hladne fuzije, ki daje več energije, kot je potrebna za vzdrževanje reakcije.
Trenutne raziskave hladne fuzije so v najboljšem primeru pikaste, po navalu navdušenja v poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja, ki ni uspel. Pons-Fleishmanovi poskusi so uporabljali dideuterijev oksid (težka voda) in zelo preprosto napravo. Medtem ko so ustvarili kratek porast zanimanja ljudi, so drugi znanstveniki ugotovili, da je rezultatov nemogoče ponoviti, zato je zanimanje znanstvene skupnosti hitro pojenjalo.
Zdi se, da vse znane tehnike, za katere se domneva, da ustvarjajo odvečno energijo v reakciji (kar kaže na hladno fuzijo), kljubujejo trenutnemu razumevanju jedrske fizike. Dva glavna argumenta, uporabljena za utemeljitev reakcije hladne fuzije (paladij kot katalizator ali zlivanje devterija v helij 4), ne zdržita veliko preučitve: gostota devterija v paladijevi paliči se ne zdi zadostna za induciranje fuzije in pomanjkanje gama žarkov kaže, da se helij 4 ne proizvaja.
Trenutno ameriško ministrstvo za energijo priporoča, da se za raziskave hladne fuzije ne odobrijo dodatna sredstva – z manjšimi popuščanji za naključno porabo za posebej zanimive eksperimente. Glavni znanstveni establišment meni, da je nedosegljiv cilj, podobno kot enotna teorija polja ali potovanje skozi čas.