核聚變反應，也被稱爲核融合、融合反應或熱核反應，是一種核反應形式，它涉及將兩個較輕的原子核結合成一箇較重的原子核和一箇極輕的核或粒子。
在覈聚變反應中，通常涉及質量較小的原子，如氘，在極高的溫度和壓力條件下，原子核可以相互吸引併發生碰撞。這些碰撞導致原子核聚合作用，形成新的、更重的原子核，例如氦，同時釋放出巨大的能量。太陽內部持續進行的核聚變反應是其能量的主要來源。
人類已經能夠實現不受控制的核聚變，例如氫彈的爆炸。目前，科學家正在努力研究如何實現可控核聚變，即將這種巨大的能量以可控的方式釋放，爲未來的能源生產提供一種潛在的無碳替代方案。