核过程不仅是恒星抗衡其自引力收缩的主要能源，亦是宇宙中除氢以外所有核素赖以合成的唯一机制，在原始大爆炸之后几秒至恒星寿命终结之前的宇宙和天体演化进程中起极为重要的作用。宇宙中的核过程主要包括大爆炸后最初几分钟原初核合成阶段和恒星演化过程中发生的热核反应，高能宇宙线与星际气体发生的散裂反应和核衰变。恒星中的热核反应是从氢聚变开始的，而恒星的演化则与其中氢、氦、碳等各种轻元素的热核反应逐级发展的过程紧密联系在一起。恒星演化的进程和归宿基本上取决于恒星的初始质量。粗略地说，初始质量M<0.08M⊙（M⊙表征太阳质量）的孤立恒星，引力收缩不能使其达到氢聚变的点火温度，不发生氢燃烧而直接走向死亡。0.08M⊙<M<8M⊙的小质量孤立恒星在经历某个轻元素燃烧阶段后，因剩下的核心区质量不足以通过引力收缩使下一级聚变反应点火，随着核燃烧的结束而走向死亡，形成各类白矮星。8M⊙<M<100M⊙的大质量孤立恒星，在完整地经历氢、氦、碳、氖、氧和硅各平稳核燃烧阶段后，呈现由内至外依次为铁核心区及未燃尽的硅、镁、氖、氧、碳、氦和氢的分层结构。由于原子核的比结合能曲线在Fe处达到极大值，铁以上核聚变反应变为吸热反应，因此硅燃烧阶段结束后形成的铁核心区不能再依靠聚变反应释放能量来阻止引力收缩，最终导致超新星爆发。爆发时的冲击波将大量外层物质抛向星际空间，占初始质量一小部分的残体最终形成中子星或黑洞。