Neonsko gorenje je jedrska reakcija, ki se pojavi v jedru masivnih zvezd (8 sončnih mas ali več) ob koncu njihove življenjske dobe. Pretvarja neon v atome kisika in magnezija ter pri tem sprošča svetlobo in toploto. Neonsko gorenje je tako hitro, da se zgodi le v nekaj letih, kar je mignil v astrofiziki, kjer se časovne lestvice običajno merijo v milijonih ali milijardah let. Proces gorenja neona se pojavi po gorenju ogljika in pred gorenjem kisika.
Večino življenjske dobe zvezde bo počasi gorela vodik v svojem jedru, zlila vodikova jedra v helijeva jedra, s čimer bo postopoma dvigovala odstotek helija v svojem jedru. Če je zvezda dovolj masivna, bo začela taliti helij skozi proces trojne alfa, zapustil glavno zaporedje in postal velikanska zvezda. Če ima zvezda še večjo maso, bo začela taliti helij v ogljik, proces, ki traja le približno 1000 let.
Kar se zgodi potem, loči resnično velike zvezde od manjših. Če ima zvezda manj kot približno 8 sončnih mas, izvrže večino svoje ovojnice skozi sončni veter in za seboj pusti kisikovo/neonsko/magnezijevo belo pritlikavko. Če ga ima več, se jedro kondenzira v velikosti, segreje in začne goreti neon. Za gorenje neona so potrebne temperature v območju 1.2×109 K in tlaki okoli 4×109 kg/m3. To je približno štiri milijone ton na kvadratni meter.
Nad neonskim jedrom se gorenje ogljika, helija in vodika nadaljujejo v lupinah, ki se nahajajo vse bolj oddaljeno od jedra. Neonsko gorenje je v osnovi odvisno od fotorazgradnje – procesa, pri katerem nastanejo žarki gama ekstremne energije in tako močno vplivajo na atomska jedra, da odbijejo protone in nevtrone ali celo prepolovijo jedro. V jedru umirajoče zvezde fotorazpad odbije alfa delce (helijeva jedra) z neonskih jeder, pri čemer nastane kisik in alfa delci kot stranski produkti. Energetski delci alfa se nato zlijejo z neonskimi jedri, da ustvarijo magnezij.
Sčasoma zvezda porabi svoj neon in jedro se ponovno kondenzira, pri čemer se začne goreti kisik. Če zvezda še naprej gori vse težja in težja jedra, sčasoma doseže železo, ki ga ni mogoče vžgati na trajnosten način, in pride do kolapsa jedra, ki mu sledi supernova.