四個氫核聚變為一個氦核的途徑之一，是魏茨澤克於1937年，貝特於1938年提出的。這個反應過程是小品質、低光度的主序星的主要能源，例如，太陽現階段輻射出去的能量90％以上是質子-質子這類反應提供的。

　　質子-質子反應可由表中三個分支反應過程分別完成。

　　表中γ和ve分別代表光子和電子中微子。上面各個分支支反應過程中，兩個質子形成氘核2H的反應速率最慢，從而控制瞭整個鏈式反應。理論計算表明氘核的反應截面很小，實驗室裡也從未觀測到。不過，核物理學和弱作用理論的成就表明，這項反應是可能存在的。