Trong vũ trụ học vật lý, tổng hợp hạt nhân Big Bang (viết tắt là BBN, còn được gọi là tổng hợp hạt nhân nguyên thủy) [1] đề cập đến việc sản xuất các hạt nhân mà không phải là đồng vị nhẹ nhất của hydro (hydro-1, 1H, có một proton làm hạt nhân) trong các giai đoạn đầu của Vũ trụ. Tổng hợp hạt nhân được hầu hết các nhà vũ trụ học thống nhất quan điểm cho là đã diễn ra trong khoảng thời gian từ khoảng 10 giây đến 20 phút sau khi Big Bang,[2] và được coi là đã chịu trách nhiệm cho sự hình thành của hầu hết các nguyên tử heli là đồng vị heli-4 (4He) của vũ trụ, cùng với một lượng nhỏ hydro đồng vị deuterium (2H hoặc D), các heli đồng vị heli-3 (3He), và một số lượng rất nhỏ đồng vị của liti liti-7 (7Li). Ngoài các hạt nhân ổn định này, hai đồng vị phóng xạ không ổn định hoặc phóng xạ cũng được tạo ra: tritium đồng vị hydro nặng (3H hoặc T); và đồng vị berili beryllium-7 (7Be); nhưng các đồng vị không ổn định này sau đó phân rã thành 3He và 7Li, như trên.Về cơ bản, tất cả các nguyên tố nặng hơn liti được tạo ra muộn hơn nhiều, bằng cách tổng hợp hạt nhân sao trong quá trình phát triển và phát nổ của các ngôi sao.