恒星中碳的主要生成方式是通过三α过程。
这一过程始于两个氦4核的融合，形成一个铍8核。铍8非常不稳定，半衰期只有8 x 10^-17秒，衰变回两个氦核。当然半衰期只是一个平均值，有些原子核的寿命要长得多。如果第三个氦核在铍核衰变之前与铍核融合，那么就形成了稳定的碳12。在像太阳这样核心温度在1500万摄氏度左右的恒星中，碳12的形成速度可以忽略不计。
然而，在更高的温度和压力下，如红巨星的核心温度为1亿度时，碳12的形成就变得更为重要。与第四个氦4核的聚变产生同样稳定的氧16。碳、氧和其他较重的元素随后被超新星分散到太空中。
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为什么碳原子不能和另一个碳原子成键
宇宙中碳和氧的丰富使年轻的弗雷德·霍伊尔预测了碳12的激发态的存在，这种激发态的能级为765万电子伏，几乎完全符合铍核和氦核的综合能级。其他物理学家对此表示怀疑，但几年后，加州理工学院的实验人员能够重现碳的激发态。
由于碳和氧在包括人类在内的生命的发展和存在中的重要性，能量共振有时被引用作为人择原理的证据。
