太陽之所以能夠發光發熱，是因爲其內部不斷髮生的核聚變反應。
在太陽內部的高溫和高壓環境下，四個氫原子核（質子）聚變成一箇氦原子核（兩個質子和兩個中子），並釋放出巨大的能量，這種能量以光和熱的形式釋放出來，維持了太陽的強烈光度和溫度。太陽的這種核聚變反應是可持續的，因爲它不斷地從內部的氫供應中獲取原料，並轉換成氦，從而維持其能量輸出。太陽的核聚變反應不是持續燃燒的過程，而是一箇複雜且不斷進行的鏈式反應，其中微小的質量損失轉化爲巨大的能量。
太陽內部的溫度極高，可達約1500萬攝氏度，壓力也極大，足以支持這一核聚變過程。除了核聚變反應，太陽的磁場也對其發光發熱過程產生影響，太陽磁場會影響太陽風的活動，進而影響太陽表面的磁場，這種相互作用使得太陽的發光發熱能力不斷變化。