La fusión termonuclear se presenta en dos formas: no controlada , en la que la energía resultante se libera de manera no controlada, y controlada, donde las reacciones de fusión tienen lugar en un entorno que permite aprovechar parte o la totalidad de la energía liberada para fines constructivos.
Los primeros ocurren en explosivos termonucleares en los que la fusión se inicia por una explosión de fisión y en el confinamiento gravitacional, el proceso que funciona en las estrellas.
Algunas formas propuestas para hacer esto último son: confinamiento inercial, un método destinado a liberar energía de fusión calentando y comprimiendo un objetivo de combustible; Confinamiento magnético donde el combustible de fusión queda atrapado usando un fuerte campo magnético; Confinamiento electrostático que confina el plasma utilizando campos electrostáticos; Fusión basada en el acelerador: una técnica que usa aceleradores de partículas para lograr energías cinéticas suficientes para inducir reacciones de fusión; y la fusión catalizada por Muon, una de las pocas formas conocidas de catalizar una reacción de fusión nuclear.
Algunas ideas puramente teóricas incluyen: fusión inicializada con antimateria que usaría pequeñas cantidades de antimateria para desencadenar una pequeña explosión de fusión y fusión piroeléctrica, una técnica que utiliza cristales piroeléctricos para generar campos electrostáticos de alta resistencia para lograr la fusión.