Chu trình CNO (cho carbon–nitrogen–oxygen) là một trong hai chuỗi phản ứng nhiệt hạch mà các ngôi sao chuyển hydrogen về helium, chuỗi còn lại là chuỗi phản ứng proton–proton (phản ứng dây chuyền pp). Không như chuỗi pp, chu trình CNO là một chu trình xúc tác. Nó đóng góp chính trong các ngôi sao nặng gấp 1.3 lần khối lượng Mặt Trời.[1]Trong chu trình CNO, bốn proton tổng hợp nhiệt hạch, sử dụng các đồng vị carbon, nitrogen, và oxygen như là chất xúc tác, để sản xuất ra một hạt alpha, hai positron và hai neutrino electron. Mặc dù có nhiều con đường và nhiều chất xúc tác trong các chu trình CNO nhưng chúng đều có thể được viết gọn lại là:Các positron hầu hết sẽ hủy với các positron, giải phóng năng lượng dưới dạng các bức xạ tia gamma. Các neutrino thoát khỏi ngôi sao cũng mang một ít năng lượng đi. Một hạt nhân tiếp tục trở thành các đồng vị carbon, nitrogen, và oxygen thông qua một số lượng biến đổi trong một chu trình không có điểm dừng.Chuỗi proton–proton đóng góp chủ yếu trong các ngôi sao có khối lượng hoặc nhỏ hơn khối lượng Mặt Trời. Sự khác nhau này xuất phát từ sự phụ thuộc nhiệt độ giữa hai chuỗi phản ứng; chuỗi phản ứng pp bắt đầu ở nhiệt độ khoảng &0000000004000000.0000004×106 K[2] (4 megakelvin), nó cũng là nguồn năng lượng chính trong các ngôi sao nhỏ. Chuỗi CNO tự duy trì bắt đầu ở khoảng &0000000015000000.00000015×106 K, nhưng năng lượng sinh ra nhanh hơn rất nhiều với sự tăng nhiệt độ[1] do đó nó trở thành nguồn năng lượng chính ở khoảng &0000000017000000.00000017×106 K.[3]Mặt Trời có nhiệt độ lõi khoảng &0000000015700000.00000015.7×106 K, và chỉ &0000000000000001.7000001.7% hạt nhân 4He trong Mặt Trời được sinh ra từ chu trình CNO. Chu trình CNO loại I là quá trình được đề xuất một cách độc lập bởi Carl von Weizsäcker[4][5] and Hans Bethe[6][7] in the late 1930s.