Щоб сталася ядерна реакція, Вихідні ядра атомів повинні подолати кулоновський бар'єр. Для цього атомні ядра необхідно розігріти до високих температур (сотні мільйонів градусів): реакція синтезу відбувається за допомогою кінетичної енергії теплового руху ядер і тому називається термоядерною.
Якщо речовина нагрівається до надзвичайно високих температур у зірці чи термоядерному реакторі. Згідно з кінетичною теорією, кінетичну енергію рухомих мікрочастинок речовини (атомів, молекул або іонів) можна представити у вигляді температури, а, отже, нагріваючи речовину, можна досягти ядерної реакції синтезу.
Ядерні реакції відбуваються при взаємодії двох частинок. При ядерної реакції відбувається активний обмін енергією та імпульсом між частинками, внаслідок чого утворюються одна або кілька частинок, що розлітаються в галузі взаємодії.
При розподілі важких ядер під впливом нейтронів з'являються нові нейтрони. Наприклад, при кожному розподілі ядра урану 92U235 у середньому виникає 2.4 нейтрони. Частина цих нейтронів знову може спричинити поділ ядер. Такий лавиноподібний процес називається ланцюговою реакцією.