כמעט כל החיים על פני כדור הארץ מתוחזקים מאנרגיה מאור השמש. אנרגיה זו מועברת מהשמש לכדור הארץ בצורה של קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת על ידי גז חם על פני השמש. השמש מחוממת על ידי היתוך גרעיני המתרחש בתוך ליבה.
כמו כוכבים אחרים, מאמינים כי השמש נוצרה מענן גדול של גז שהתכווץ אט אט בהשפעת כוח הכבידה. התכווצות דחיסה מתמשכת חיממה את הגז עד לנקודה בה הטמפרטורות היו גבוהות מספיק בכדי לקיים מיזוג גרעיני. מנקודה זו ואילך, החום המשתחרר על ידי היתוך גרעיני מאזן את השפעת הכבידה כך שגודל השמש נשאר יציב יחסית.
ליבת השמש מורכבת מפלזמה, גז כל כך חם שהוא הפך למיונן לחלוטין (כלומר האטומים הופשטו מהאלקטרונים שלהם). הפרוטונים (גרעיני מימן) בטמפרטורות אלה נעים במהירות כה רבה עד שהם יכולים להתגבר על הדחייה ההדדית שלהם ולהתנגש וליצור גרעיני הליום. סוג זה של תגובה נקרא היתוך גרעיני.
תגובות היתוך גרעיני ממירות מסה לאנרגיה ביחס הנקבע על ידי הנוסחה המפורסמת, E = mc². מכיוון ש- c היא מהירות האור ו- c בריבוע הוא מספר עצום, כמות מסה קטנה מאוד, כשהיא מומרת, הופכת לכמות גדולה של אנרגיה. על ידי חימום השמש, היתוך גרעיני מייצר את האנרגיה המוקרנת מפני השטח כקרינה אלקטרומגנטית.