A combinação energética de átomos é conhecida como fusão nuclear. Nesse processo, dois elementos relativamente leves se fundem para formar um novo elemento mais pesado em meio à liberação de energia.
O novo elemento formado por fusão tem uma massa um pouco mais leve do que a soma dos dois elementos que o produziram. A massa perdida é convertida em energia em uma relação descrita pela famosa equação E = mc2 de Einstein. A fusão atômica gera energia para todos os elementos mais leves que o ferro. Uma vez que a fusão de núcleos de ferro requer mais energia do que libera, as reações de ferro não são sustentáveis. De acordo com a Georgia State University, elementos mais pesados que o ferro podem liberar energia por divisão, um processo conhecido como fissão.