常規石油能源從第一口油井開採開始到實現工業化，人類共花費了一個世紀的時間。而在技術上，熱核聚變比石油要難得多。
熱核聚變讓太陽持續不斷的燃燒，提供給人類光和熱。其中的原理並不複雜：兩個輕核結合形成一個重核的時候，會釋放出能量。而使用氫的兩種同位素氘(dao)和氚chuan)就可以實現最簡單聚變反應。
實現受控熱核反應，使人類掌握聚變能，是科學上的一個重大課題。輕核的聚變必須在高溫下才能有效地進行，溫度越高，反應的概率越大。對於最容易實現聚合的氘氚反應，也需要一億開以上的溫度條件，此時燃料（氘氚混合物）早已變成完全電離的物質第四態——由電子和離子組成的等離子體。為了產生足夠的聚變能量以維持所需的溫度，必須把這種等離子體足夠長時間地約束在特定的空間區域內。太陽靠它的強引力場保持住大部分燃料不至於飛散，地球上可用的約束方法，有磁約束和慣性約束兩種，均在實驗研究中。開發聚變能得難度很大，除了要達到自持聚變反應所需的密度、溫度和能量約束諸條件以外，工程上的等離子體控制、耐輻照材料、遠距離維修等問題尚需進行很多研究。
世界上最大的熱核聚變反應堆-國際熱核聚變實驗反應堆簡稱（lTER）作為一個國際合作項目，主要由七個成員國（中國、歐盟、印度、韓國、美國、日本、俄羅斯)共同投資建立。項目一共涉及到35個國家，還有許多的工業和科研組織也正在參與製造lTER的成千上萬零部件。
目前，lTER的1000多萬個組件已經就位，就等著組裝。整體搭建工作已經完成60%。如果一切順利，按進度在2025年生產第一團等離子體，2035年才能實現熱核聚變供能。而原型熱核聚變電站將在2040年左右投入建造，大概2060年併入全球電網。
地球的海水中氘的含量非常豐富，氚可以由鋰製備，這就保證了燃料的供應。
熱核聚變不會產生汙染物和放射性廢料，不會產生鏈式反應，本質上是安全的。