Comme pour toutes les autres étoiles de la séquence principale, l'énergie du Soleil est un sous-produit des réactions thermonucléaires qui se produisent dans son noyau. Au plus profond du Soleil, des réactions de fusion ont lieu qui libèrent de grandes quantités d'énergie. Cette énergie se fraie un chemin à travers les couches du Soleil grâce à une combinaison de conduction, de convection et de rayonnement. Une fois à la surface du Soleil, la chaleur rayonne dans l'espace, réchauffant le système solaire.
Les réactions de fusion dans le noyau du Soleil sont le résultat d'atomes d'hydrogène forcés ensemble sous une forte pression. Lorsqu'ils sont suffisamment comprimés, et si la température et la pression sont suffisamment élevées, les atomes d'hydrogène fusionnent pour former un atome d'hélium. Cette réaction produit l'énergie qui maintient le soleil allumé et est similaire à la fusion lors d'une explosion nucléaire.
Le Soleil n'a pas une réserve infinie d'hydrogène. Finalement, toutes les étoiles épuisent cette source de carburant. Avec le temps, le noyau du Soleil est susceptible de s'effondrer sous son propre poids, provoquant une augmentation spectaculaire de la température et de la densité du noyau. Lorsque cela se produit, le Soleil devient très grand et devient un type d'étoile connue sous le nom de géante rouge. Autrefois géante rouge, le Soleil gonfle de façon spectaculaire, engloutissant les orbites de Mercure, Vénus et Terre.