Nukleosintesis
Nukleosintesis adalah proses penciptaan inti-inti atom baru dari nukleon-nukleon (proton dan neutron) yang sudah ada sebelumnya. Diduga bahwa nukleon-nukleon primordial sendiri terbentuk dari plasma kuark-gluon dari Big Bang (Dentuman Besar) ketika ia mendingin di bawah dua triliun Kelvin. Beberapa menit kemudian, bermula hanya dengan proton dan neutron, terbentuklah inti-inti aton sampai litium dan berilium (kedua-duanya berbilangan massa 7), tetapi hanya berjumlah relatif kecil. Kemudian proses fusi secara esensial berhenti karena suhu dan kerapatan berkurang, karena semesta terus saja mengembang. Proses nukleosintesis primordial pertama ini dapat juga disebut sebagai nukleogenesis.
Unsur kimia
Ke-94 unsur kimia yang terbentuk secara alami dianggap telah diproduksi oleh setidaknya empat proses kosmik. Sebagian besar hidrogen, helium, dan sejumlah kecil litium di alam semesta diproduksi secara primordial dalam beberapa menit pertama Dentuman Besar. Tiga proses selanjutnya yang terjadi berulang-ulang diduga telah menghasilkan unsur-unsur lainnya. Nukleosintesis stelar, proses yang sedang berlangsung di dalam bintang, menghasilkan semua unsur dalam rentang nomor atom karbon hingga besi, tetapi sedikit litium, berilium, atau boron. Unsur-unsur dengan nomor atom yang lebih berat daripada besi, seperti uranium dan plutonium, diproduksi oleh nukleosintesis eksplosif dalam supernova dan peristiwa ledakan kosmik lainnya. Spalasi (fragmentasi) sinar kosmik karbon, nitrogen, dan oksigen penting untuk produksi litium, berilium dan boron.