Đốt cháy lithi là một quá trình tổng hợp hạt nhân trong đó lithium bị đốt cháy trong một ngôi sao. Lithi thường có mặt trong các sao lùn nâu và không phải ở các ngôi sao có khối lượng thấp. Các ngôi sao, theo định nghĩa phải đạt được nhiệt độ cao (2,5 × 106 K) cần thiết để tổng hợp hydro, nhanh chóng làm cạn kiệt lithi của chúng.