Beträgt die Masse eines Sterns mindestens 4 Sonnenmassen, setzt bei hohen Temperaturen die Fusion von Kohlenstoff ein.
Die Energiequelle, die einen Stern im Gleichgewicht hält, ist die stellare Kernfusion. Sterne der Hauptreihe gewinnen ihre Energie überwiegend aus der Fusion von Wasserstoff zu Helium.
Je nach Spektralklasse unterscheiden sich die Spektren von Sternen in ihrer Intensität und im Vorkommen von Spektrallinien. Geschuldet ist dies den physikalischen Bedingungen in den Sternen.
Der Bethe-Weizsäcker-Zyklus oder CNO-Zyklus fusioniert Wasserstoff zu Helium und tritt vor allem in massereichen Sternen auf.