O núcleo é constituído de 81 % de [[Hidrogênio]], 18 % de [[Hélio]] e o 1 % restante em outros elementos. Em seu centro se calcula-se que exista cerca de 49 % de Hidrogênio, 49 % de Hélio e os 2 % restantes em outros elementos que servem como catalizadores nas reações termonucleares. No início dos anos 30 do [[século XX]], o físico austriaco [[Fritz Houtermans]] ([[1903]]-[[1966]]) e o astrônomo inglês [[Robert d'Escourt Atkinson]] ([[1898]]-[[1982]]) estudaram a produção de energia no interior do Sol das estrelas e tentaram explicar se era pelas reações termonucleares. Em [[1938]] [[Hans Albrecht Bethe]] ([[1906]]-[[2005]]) nos [[Estados Unidos]] e [[Karl Friedrich von Weizsäker]] ([[1912]]-), na [[Alemanha]], simultânea e independentemente, descobriram um grupo de reações provindas do carbono e do nitrogênio como catalizadores constituem um ciclo que se repete. A este grupo de reações se foi chamado "ciclo de Bethe ou do carbono", é equivalente à fusão de quatro prótons num núcleo de Hélio. Nestas reações de fusão há uma perda de massa, o Hidrogênio consumido pesa mais que o Hélio. Essa diferença de massa se transforma em [[energia]] segundo a equação de [[Einstein]] (E = mc2), de onde E é a energia, m a massa e c a [[velocidade da luz]]. Estas reações nucleares transformam o 0,7 % da massa afetada em fótons de comprimento de onda curtíssima, portanto, muto energéticos e penetrantes. A energia produzida mantém o equilíbrio térmico do núcleo solar a temperaturas de aproximadamente de 15 milhões de kelvins.
O calor produzido na região do núcleo é transferido por condução ([[convecção]]) e [[irradiação]]. Quando uma região das estrela tem [[opacidade]] suficiente para permitir a passagem de radiação, a irradiação é dominante. Em estrelas como o Sol, o calor gerado no núcleo não gera um grande [[gradiente]] de temperatura - portanto, a irradiação domina no núcleo. Na porção exterior, porém, há hidrogênio neutro opaco a fótons ultravioleta, pois as temperaturas são mais baixas - portanto a convecção é dominante.
