Nukleosynteza w gwiazdach olbrzymach W olbrzymach i nadolbrzymach następuje „spalanie” helu i synteza węgla, a następnie tlenu, neonu i magnezu, w procesach z udziałem cząstek alfa (jąder helu-4). Wyższe nuklidy, od krzemu aż do niklu, powstają w wyniku fuzji węgla, tlenu, neonu, magnezu i helu. Nuklidy o nieparzystych liczbach atomowych powstają w wyniku wychwytu neutronów lub protonów. W końcowym etapie życia gwiazdy, gdy synteza węgla doprowadzi do powstania żelaza, zaczyna brakować paliwa, ponieważ synteza cięższych jąder nie tylko nie powoduje wydzielania energii, ale sama wymaga dostarczenia energii. Ustające procesy termojądrowe w gwieździe powodują zahamowanie utrzymywania ciśnienia wewnątrz gwiazdy, a gwiazda zaczyna zapadać się grawitacyjnie, wyzwalając w ułamku sekundy energię, porównywalną z energią emitowaną w ciągu całego dotychczasowego życia. Proces ten jest bardzo gwałtowny i przybiera postać wybuchu supernowej.
Nukleosynteza w supernowych Podczas wybuchu supernowych powstają nuklidy cięższe od niklu, m.in.