Como todas as estrelas da sequência principal, a energia do Sol é um subproduto das reações termonucleares que ocorrem em seu núcleo. Bem no interior do Sol, ocorrem reações de fusão que liberam grandes quantidades de energia. Esta energia faz o seu caminho através das camadas do Sol através de uma combinação de condução, convecção e radiação. Uma vez na superfície do Sol, o calor irradia para o espaço, aquecendo o sistema solar.
As reações de fusão no núcleo do Sol são o resultado de átomos de hidrogênio unidos sob grande pressão. Quando compactados o suficiente, e se a temperatura e a pressão forem altas o suficiente, os átomos de hidrogênio se fundem para formar um átomo de hélio. Essa reação produz a energia que mantém o Sol queimando e é semelhante à fusão em uma explosão nuclear.
O Sol não tem um suprimento infinito de hidrogênio. Eventualmente, todas as estrelas exaurem essa fonte de combustível. Com o tempo, o núcleo do Sol provavelmente entrará em colapso sob seu próprio peso, fazendo com que a temperatura e a densidade do núcleo aumentem dramaticamente. Quando isso acontece, o Sol fica muito grande e se torna um tipo de estrela conhecida como gigante vermelha. Antes uma gigante vermelha, o Sol incha dramaticamente, engolfando as órbitas de Mercúrio, Vênus e Terra.
