Khoảng 3,7 × 10 38 proton (hạt nhân hydro), hoặc khoảng 600 triệu tấn hydro, được chuyển đổi thành hạt nhân heli mỗi giây giải phóng năng lượng 3,86 × 10 26 joule mỗi giây.[6]

Lõi tạo ra gần như toàn bộ nhiệt của Mặt Trời thông qua phản ứng hợp hạch: phần còn lại của ngôi sao được làm nóng bằng cách truyền nhiệt ra ngoài từ lõi. Năng lượng được tạo ra từ phản ứng hợp hạch trong lõi, ngoại trừ một phần nhỏ do neutrino mang đi, phải truyền qua nhiều lớp kế tiếp đến quang quyển mặt trời trước khi thoát vào không gian dưới dạng ánh sáng mặt trời, hoặc dưới dạng động năng hoặc nhiệt năng của các hạt. Sự chuyển đổi năng lượng trên mỗi đơn vị thời gian (công suất) của phản ứng hợp hạch trong lõi thay đổi theo khoảng cách từ tâm mặt trời. Tại tâm của Mặt Trời, mật độ công suất hợp hạch được ước tính bởi các mô hình là khoảng 276,5 W/m3.[7] Mặc cho nhiệt độ rất cao, mật độ phát sinh công suất cực đại của lõi về tổng thể là tương tự như của một đống phân ủ đang hoạt động và thấp hơn mật độ công suất được tạo ra bởi quá trình trao đổi chất của một người trưởng thành. Mặt Trời nóng hơn nhiều so với đống phân ủ là do dung lượng khổng lồ và độ dẫn nhiệt hạn chế của nó.[8]

Các công suất đầu ra thấp xảy ra bên trong lõi nhiệt hạch của Mặt Trời có thể gây ngạc nhiên, khi xét tới công suất lớn có thể dự đoán bằng ứng dụng đơn giản của định luật Stefan-Boltzmann cho nhiệt độ từ 10 đến 15 triệu kelvin. Tuy nhiên, các lớp của Mặt Trời đang phát xạ ra các lớp bên ngoài có nhiệt độ chỉ thấp hơn một chút và chính sự chênh lệch năng lượng phát xạ giữa các lớp quyết định việc tạo và truyền năng lượng ròng trong lõi Mặt Trời.

Ở 19% bán kính Mặt Trời, gần rìa lõi, nhiệt độ là khoảng 10 triệu kelvin và mật độ năng lượng hợp hạch là 6,9 W/m3, bằng khoảng 2,5% giá trị tối đa tại tâm Mặt Trời. Mật độ ở đây là khoảng 40 g/cm3, hay khoảng 27% so với tâm.[9] Khoảng 91% năng lượng mặt trời được sản xuất trong bán kính này. Trong vòng 24% bán kính (bên ngoài "lõi" theo một số định nghĩa), 99% năng lượng mặt trời được tạo ra. Vượt quá 30% bán kính Mặt Trời, nơi nhiệt độ là 7 triệu K và mật độ đã giảm xuống 10 g/cm3, tốc độ hợp hạch gần như bằng không.[10] Có hai phản ứng riêng biệt trong đó 4 hạt nhân H cuối cùng có thể dẫn đến 1 hạt nhân He: là "phản ứng chuỗi proton-proton" và "chu trình CNO (xem dưới đây).