องค์ประกอบทางเคมีเป็นอะตอมชนิดหนึ่งเช่นไฮโดรเจนหรือออกซิเจน ในปี 2011 มีการตรวจพบ 118 องค์ประกอบโดยมี 98 รายการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก มีการสร้างองค์ประกอบ 20 ชิ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือการทดลองเครื่องเร่งอนุภาค องค์ประกอบสังเคราะห์แรกที่ถูกสร้างขึ้นในปริมาณมากคือพลูโทเนียมธาตุ 94 พลูโทเนียมเป็นอะตอมที่หนักที่สุดที่พบตามธรรมชาติบนโลก ด้วยครึ่งชีวิตเพียง 80 ล้านปีพลูโทเนียมเกิดขึ้นในปริมาณที่น้อยมากในแร่ยูเรเนียม
องค์ประกอบทางเคมีในปัจจุบันมาจากหนึ่งในสามแหล่ง: supernova nucleosynthesis, stellar nucleosynthesis และ Big Bang nucleosynthesis การเกิดนิวคลีโอซินเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมถูกกดเข้าด้วยกันอย่างใกล้ชิดและที่ความร้อนสูงเช่นนั้นพวกเขาเอาชนะแรงผลักซึ่งกันและกันของเปลือกอิเล็กตรอนและสร้างนิวเคลียสที่หนักกว่า ด้วยวิธีนี้นิวเคลียสไฮโดรเจนสามารถหลอมรวมเป็นฮีเลียมนิวเคลียสซึ่งสามารถหลอมรวมเป็นนิวเคลียสของคาร์บอนได้หากมีอุณหภูมิและความดันเพียงพอ
ในตอนแรกเอกภพนั้นร้อนและหนาแน่นซึ่งไม่มีอะไรนอกจากควาร์กอิสระ - องค์ประกอบของโปรตอนและนิวตรอน - อิเล็กตรอนและรังสี หลังจากหนึ่งในล้านของวินาทีควาร์กเริ่มหลอมรวมเป็น baryons: โปรตอนและนิวตรอน ในช่วงยี่สิบนาทีแรกหลังจากบิกแบงอุณหภูมิของจักรวาลสูงกว่าอุณหภูมิที่ใจกลางดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดโดยมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ ในช่วงเวลานี้โปรตอนและนิวตรอนชนกันอย่างแข็งขันเพื่อก่อให้เกิดนิวเคลียสที่ใหญ่กว่านั่นคือดิวทีเรียมและฮีเลียมสองไอโซโทป 25 เปอร์เซ็นต์ของสสารทั้งหมดในเอกภพถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียมโดยมีไฮโดรเจนประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์พร้อมด้วยธาตุที่หนักกว่าเช่นลิเทียม สิ่งนี้คล้ายกับอัตราส่วนวันปัจจุบันขององค์ประกอบทางเคมี
ดาวดวงแรกก่อตัวขึ้นประมาณ 300 ล้านปีหลังจากบิกแบงเริ่มมีการสร้างนิวคลีโอซินในรูปแบบใหม่ที่เรียกว่า ในนิวเคลียสที่เป็นดาวฤกษ์สสารที่ถูกอัดแน่นอย่างมากในใจกลางของดาวผ่านการหลอมนิวเคลียร์ปล่อยพลังงานจำนวนมากและสมดุลกองกำลังของแรงโน้มถ่วงที่ทำหน้าที่ยุบดาว นี่ถือเป็นระเบิด H-Bomb อย่างต่อเนื่อง ธาตุที่มีธาตุเหล็กในตารางธาตุจะเกิดขึ้นในนิวเคลียสของดาวฤกษ์
ในการสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่าเหล็กนั้นต้องใช้นิวคลีโอซิ ธ อีกชนิดหนึ่งคือซูเปอร์โนวานิวคลีโนซิน ซุปเปอร์โนวาเกิดขึ้นเมื่อดาวล่มสลายอย่างรุนแรงหลังจากบริโภคเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทั้งหมดในแกนกลาง เปลือกชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ยุบตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงกระดอนออกจากแกนกลางที่ทำจากสสารที่เรียกว่า "อิเล็กตรอนเลวลง" ในระหว่างการสะท้อนอย่างกะทันหันนี้วัสดุของดาวฤกษ์หลายเปอร์เซ็นต์ถูกหลอมรวมเข้ากับองค์ประกอบที่หนักกว่าเกือบจะในทันที สิ่งนี้ปล่อยพลังงานที่เพียงพอสำหรับซุปเปอร์โนวาในการส่องแสงกาแลคซีโฮสต์ของมันเป็นเวลาหลายวัน องค์ประกอบที่หนักกว่าเหล็กถูกสังเคราะห์ขึ้นในช่วงเหตุการณ์จักรวาลอันทรงพลังนี้อย่างไม่น่าเชื่อ
