Fuzijska energija je pridobivanje energije iz vezi med delci v jedrih atomov s spajanjem teh jeder skupaj. Da bi pridobili največ energije, je treba uporabiti lahke elemente in izotope, kot so vodik, devterij, tritij in helij, čeprav lahko vsak element z atomsko številko, nižjo od železa, proizvede neto energijo, ko je taljen. Fuzija je v nasprotju s fisijo, procesom, pri katerem energija nastane z razpadom težkih jeder, kot sta uran ali plutonij. Oboje velja za jedrsko energijo, vendar je cepitev lažja in bolje razvita. Vse današnje jedrske elektrarne delujejo na osnovi cepitvene energije, vendar mnogi znanstveniki upajo, da bo elektrarna na osnovi fuzijske energije razvita pred letom 2050.
Obstajajo jedrske bombe, ki temeljijo tako na energiji cepitve kot na fuzijski energiji. Običajne A-bombe temeljijo na fisiji, H-bombe ali vodikove bombe pa na fuziji. Fuzija učinkoviteje pretvarja snov v energijo, pri čemer proizvede več toplote in temperature, ko se proces usmeri v verižno reakcijo. Tako imajo H-bombe višje izkoristke kot A-bombe, v nekaterih primerih več kot 5,000-krat višje. H-bombe uporabljajo fisijski “ojačevalnik”, da dosežejo zahtevano temperaturo za jedrsko fuzijo, ki je približno 20 milijonov stopinj Kelvina. V H-bombi se približno 1 % reakcijske mase pretvori neposredno v energijo.
Energija fuzije, ne cepitev, je energija, ki poganja Sonce in proizvaja vso njegovo toploto in svetlobo. V središču Sonca se približno 4.26 milijona ton vodika na sekundo pretvori v energijo, ki proizvede 383 jotavatov (3.83×1026 W) ali 9.15×1010 megatonov TNT na sekundo. To se sliši veliko, vendar je dejansko precej blago, če upoštevamo skupno maso in prostornino Sonca. Hitrost proizvodnje energije v Sončevem jedru je le približno 0.3 W/m3 (vatov na kubični meter), kar je več kot milijonkrat šibkejše od proizvodnje energije, ki poteka v žarilni nitki. Samo zato, ker je jedro tako ogromno, s premerom, ki je enak približno 20 Zemlji, ustvari toliko skupne energije.
Že več desetletij si znanstveniki prizadevajo za izkoriščanje fuzijske energije za potrebe človeka, vendar je to težko zaradi visokih temperatur in pritiskov. Z uporabo fuzijske energije lahko enota goriva v velikosti majhnega krogličnega ležaja proizvede toliko energije kot sod bencina. Na žalost so vsi poskusi proizvodnje električne energije s fuzijo od leta 2008 porabili več energije, kot so jo proizvedli. Obstajata dva osnovna pristopa – uporabite magnetno polje za stiskanje plazme na kritično temperaturo (fuzija z magnetno zaprtjem) ali izstrelite laserje na tarčo tako intenzivno, da jo segrejejo preko kritičnega praga za fuzijo (fuzija z inercialno omejevanjem). Oba pristopa sta prejela znatna finančna sredstva, pri čemer je National Ignition Facility (NIF) poskušal vzpostaviti inercialno zaprtje fuzije in je prišel na splet leta 2010, Mednarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor (ITER) pa poskuša fuzijo z magnetnim zaprtjem in je na voljo leta 2018.