항성이 수소를 헬륨으로 바꾸면서 핵융합을 하는 방법에는 P-P Chain과 CNO 순환이 있다. P-P Chain은 양성자와 양성자가 직접 충돌하는 연쇄 반응이며, CNO는 탄소-질소-산소의 순환으로 별 내에 존재하고 있던 탄소(C)나 질소(O)를 촉매로 하여 일어나는 핵융합이다. CNO 순환은 4개의 수소와 1개의 탄소가 반응하여 1개의 헬륨과 1개의 탄소가 생성되는데, 이때 탄소는 촉매 역할만 하며 재사용된다. 양성자-양성자 연쇄 반응보다는 더 높은 온도(약 2×107K 이상)에서 반응하며 1800만 K부터는 CNO 반응이 우세하다. 4개의 수소가 하나의 헬륨으로 바뀔 때마다 질량이 줄어드는데, 이 줄어든 질량은 아인슈타인의 에너지 법칙에 따라 에너지로 전환된다.

<CNO 순환 반응의 단계별 화학반응 식>

12C + 1H → 13N + γ +1.95 MeV

13N → 13C + e+ + νe +2.22 MeV

13C + 1H → 14N + γ +7.54 MeV

14N + 1H → 15O + γ +7.35 MeV

15O → 15N + e+ + νe +2.75 MeV

15N + 1H → 12C + 4He +4.96 MeV