La quema de hidrógeno es un proceso que tiene lugar en todas las estrellas, mediante el cual los núcleos de hidrógeno se fusionan en helio a altas temperaturas y presiones. Es el tipo de proceso más común conocido como nucleosíntesis estelar. Después del Big Bang, el universo estaba formado por aproximadamente un 75% de hidrógeno y un 25% de helio. Hoy en día, las proporciones no son tan diferentes, pero hay nuevos elementos: el universo tiene aproximadamente un 74% de hidrógeno, un 24% de helio y un 2% de otros elementos. Estos otros elementos, los más comunes son oxígeno (1%), carbono (.4%), neón (.1%), hierro (.1%) y nitrógeno (.1%) son todos productos de la nucleosíntesis estelar: la síntesis de elementos más pesados en núcleos estelares. Los elementos más pesados que el hierro se crean en las supernovas.
La formación de estrellas ocurre en densas nubes de gas en el espacio interestelar. Estas se llaman regiones H II o viveros estelares. Finalmente, aparece una alta concentración de masa en un área alrededor del tamaño de nuestro sistema solar. Esto se llama glóbulo de Bok. Cuando la temperatura y la presión en su centro alcanzan un cierto nivel (alrededor de 10 millones de grados Kelvin), se produce la ignición por hidrógeno y se producen grandes cantidades de calor y luz. Este es el nacimiento de una estrella.
Cuando una estrella se dedica a la combustión de hidrógeno, se dice que está en la secuencia principal y se llama estrella enana. Nuestro Sol es una enana amarilla. Las estrellas de la secuencia principal son las estrellas más comunes del universo, principalmente por el tiempo que tarda en producirse la combustión del hidrógeno. Solo un pequeño porcentaje de los núcleos del núcleo estelar se fusiona en helio por año. Si el hidrógeno se quemara rápidamente, la mayor parte del hidrógeno del universo ya habría sido consumido por reacciones nucleares y convertido en elementos más pesados, lo que haría que la formación de agua (H2O), y por lo tanto la vida, fuera difícil, si no imposible.
La forma en que una estrella evoluciona después de su formación depende de su masa. Cuanto más masiva es la estrella, más rápidamente quema su combustible. En las estrellas más masivas, la quema de hidrógeno se completa en su mayor parte después de solo unos pocos millones de años, y comienza el siguiente paso: la quema de helio. En estrellas como nuestro Sol, se espera que la etapa de combustión del hidrógeno dure nueve mil millones de años. En estrellas con una décima parte de la masa del Sol, la quema de hidrógeno puede durar hasta un billón de años. Estas estrellas son significativamente más frías que nuestro Sol.