Vedyn polttaminen on prosessi, joka tapahtuu jokaisessa tähdessä, jolloin vetyytimet sulautuvat heliumiksi korkeissa lämpötiloissa ja paineissa. Se on yleisin prosessityyppi, joka tunnetaan tähtien nukleosynteesinä. Alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus koostui noin 75% vedystä ja 25% heliumista. Nykyään mittasuhteet eivät ole kovin erilaisia, mutta uusia elementtejä on – universumi on noin 74% vetyä, 24% heliumia ja 2% muita alkuaineita. Nämä muut alkuaineet, yleisimpiä ovat happi (1%), hiili (.4%), neon (.1%), rauta (.1%) ja typpi (.1%), ovat kaikki tähtien nukleosynteesin tuotteita – synteesi raskaampia elementtejä tähtien ytimissä. Rautaa raskaampia elementtejä syntyy supernoviin.
Tähtien muodostuminen tapahtuu tiheissä kaasupilvissä tähtienvälisessä avaruudessa. Näitä kutsutaan H II -alueiksi tai tähtitaimistoiksi. Lopulta aurinkokuntamme kokoa ympäröivälle alueelle ilmestyy suuri massapitoisuus. Tätä kutsutaan Bok -globuliksi. Kun sen keskipisteen lämpötila ja paine saavuttavat tietyn tason (noin 10 miljoonaa Kelvin -astetta), vety syttyy ja syntyy suuria määriä lämpöä ja valoa. Tämä on tähden syntymä.
Kun tähti polttaa vetyä, sen sanotaan olevan pääjärjestyksessä, ja sitä kutsutaan kääpiötähdeksi. Aurinkomme on keltainen kääpiö. Pääsekvenssitähdet ovat maailmankaikkeuden yleisimpiä tähtiä pääasiassa vedyn polttamiseen kuluvan ajan vuoksi. Vain pieni osa tähtisydämen ytimistä sulautuu heliumiksi vuodessa. Jos vety palaisi nopeasti, suurin osa maailmankaikkeuden vedystä olisi jo kulunut ydinreaktioissa ja muuttuisi raskaammiksi alkuaineiksi, mikä tekisi veden (H2O) – ja siten elämän – muodostumisen vaikeaksi tai jopa mahdottomaksi.
Tapa, jolla tähti kehittyy sen muodostumisen jälkeen, riippuu sen massasta. Mitä massiivisempi tähti, sitä nopeammin se polttaa polttoaineen. Massiivisimmilla tähdillä vedyn polttaminen on pääosin valmis vain muutaman miljoonan vuoden kuluttua, ja seuraava vaihe – heliumin polttaminen – alkaa. Auringon kaltaisissa tähdissä vedyn polttamisvaiheen odotetaan kestävän yhdeksän miljardia vuotta. Tähdissä, joiden massa on kymmenesosa, vedyn polttaminen voi kestää jopa biljoonaa vuotta! Tällaiset tähdet ovat merkittävästi viileämpiä kuin aurinkomme.