碳聚变过程是一种核融合反应，发生在质量较重的恒星（诞生时至少4 M_Sun以上）耗尽了核心内较轻的元素之后。它需要高温（6×10 K）和高密度（大约2×10 kg/m

另一类为：

在氦的聚变停止后，碳聚变开始。当氦聚变时，恒星创建起一个富含碳和氧的惰性核心，一但氦的密度降低至无法继续聚变的水平时，核心便会因为重力而塌缩。体积的缩小造成核心的温度和压力上升至碳聚变的临界温度，这也会使围绕着核心周围的温度上升，使氦在邻接核心的壳层内继续聚变。于是恒星的体积增加，膨胀成为红超巨星。

当碳聚变时，产物（氧、镁、氖）堆积成新的惰性核。在一段时间之后（或许～一千年）碳的相对丰度将会降低至不能持续的程度，于是核心温度开始下降并再次收缩。收缩会加热核心使得氖开始聚变反应（参见氖融合）。围绕着核心的碳壳层也会继续聚变，而在更外面还有氦壳层和氢壳层在聚变。

The carbon-burning process or carbon fusion is a set of nuclear fusion reactions that take place in the cores of massive stars (at least 8 at birth) that combines carbon into other elements. It requires high temperatures (> 5×10 K or 50 keV) and densities (> 3×10 kg/m).