يعتقد أن قلب الشمس يشمل بين 20% إلى 25 % من نصف قطر الشمس عند المركز. ^[8][9][10]

تبلغ كثافة قلب الشمس 150 جرام/ سنتيمتر مكعب (أي أكبر 150 مرة قدر كثافة الماء)، وتبلغ درجة حرارة القلب نحو 13.6 مليون درجة كلفن. بالمقارنة، تبلغ درجة حرارة سطح الشمس نحو 5800 كلفن
فقط. وترجح القياسات التي أجراها مرصد سوهو للشمس أن قلب الشمس يدور حول
المحور بسرعة أكبر من سرعة دوران الطبقات العليا الموصلة للحرارة في الشمس.
^[8]

تنتج الشمس حرارتها خلال معظم عمرها عن طريق الاندماج النووي للهيدروجين، وهو يحدث خلال عدة خطوات متعاقبة تسمى سلسلة تفاعل بروتون-بروتون يتحول فيها الهيدروجين إلى الهيليوم. ^[11] كما ينشأ نحو 2% من الهيليوم في الشمس عن طريق دورة كنو، وهي دورة تفاعلات خاصة بتخليق العناصر الكربون والنيتروجين والأكسجين في قلب الشمس تحت ظروف الحرارة العالية البالغة 13.6 مليون درجة كلفن.

وقلب الشمس هو المنطقة التي تتولد فيها معظم حرارة الشمس من خلال
الاندماج النووي : 24% من نصف قطر الشمس تتولد فيه 99% من حرارة الشمس، وفي
المنطقة الخارجة عن 30% من نصف قطر الشمس فلا يتواجد فيها اندماج نووي
تقريبا، وتسخن بقية الشمس أو النجم عن طريق انتقال الحرارة من الداخل إلى
الخارج. وتنتقل الطاقة المتولدة في القلب خلال طبقات عديدة حتى تصل إلى سطح
الشمس (الغلاف الضوئي للشمس) فتُشع في الفضاء في هيئة ضوء وجسيمات ذات طاقة حركة سريعة. ^[12][13]

تحدث سلسلة تفاعل بروتون-بروتون نحو 9.2×10³⁷ مرة في الثانية في قلب الشمس وتندمج خلالة 4 أنوية للهيدروجين (4 بروتونات) مكونة جسيم ألفا وهو نواة ذرة. (تندمج نحو 3.7×10³⁸ من البروتونات كل ثانية في قلب الشمس، من مجموع عدد البروتونات فيها المقدر بنحو ~8.9×10⁵⁶ من البروتونات الحرة). أي تندمج بمعدل 6.2×10¹¹ كيلوجرام/الثانية (تعادل 6.2×10⁸ طن/ثانية). ^[13]

ونظرا لأن الاندماج النووي يكون مصحوبا بتحول نحو 0.7% من المادة إلى طاقة ^[14] فإن الشمس تُصدر طاقة ناشئة عن تحول المادة إلى طاقة بمعدل 4.26 مليون طن/الثانية (تعادل (3.846×10²⁶ وات). ^[1] أو 9.192×10¹⁰ مليون طن من التي إن تي TNT كل ثانية، وتتحول المادة إلى طاقة وتشع كطاقة إشعاعية طبقا لقانون تكافؤ المادة والطاقة الذي صاغة أينشتاين في النظرية النسبية.

تنتقل الحرارة من قلب الشمس (كما في قلب نجم ذو كتلة تعادل كتلة الشمس) إلى طبقة أعلاها عن طريق الإشعاع، وتعلو تلك الطبقة طبقة أخرى تنتقل فيها الحرارة من الداخل إلى الخارج بالحمل الحراري (انظر الشكل) وتخرج الحرارة إلى الفضاء من السطح الذي يسمى أحيانا الغلاف الضوئي.

إنتاج القدرة بالاندماج النووي في اللب يختلف باختلاف المسافة من مركز
الشمس. تقدر القيمة نظرياً في مركز الشمس بـ276.5 وات لكل متر مكعب. يعتبر
معدل الاندماج ذاتي الاتزان حيث أن أي ارتفاع في معدل الاندماج يتسبب في
تسخين القلب أكثر ويتمدد بالمقابل نحو الطبقات الخارجية الضاغطة عليه
وبالتالي يقل معدل الاندماج معدلاً ذلك الاضطراب والعكس صحيح.