探索化學元素的起源和形成是一個既古老又新鮮的問題。關於化學元素起源的理論要能夠說明現在宇宙中各種化學元素的豐度，也就是說，元素及其同位素的分布規律，不僅與原子結構有關，而且與元素的起源和演化相連。
早期的化學元素起源假說有平衡過程、中子俘獲、聚中子裂變等，它們都試圖用單一過程解釋全部元素的形成原因，結果是顧此失彼，不能自圓其說。1957年，伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾以宇宙的元素豐度為基礎，推出了元素在恒星中合成的元素起源假說，簡稱B2FH（四位科學家姓名的英文字頭）理論。這一理論認為，所有的化學元素並非通過單一過程一次形成，而是由氫通過與恒星不同演經階段相應的4個過程逐步合成的，然後由恒星拋到宇宙空間，就是我們觀測到的化學元素及其同位素。
1．氫燃燒：在溫度高於700萬度條件下，每4個氫核聚變為1個氦核。
2．氦燃燒：在溫度高於1 000萬度條件下，由氫核聚變為碳－12核和氧－16核等。
3．α過程：α粒子與氖－20相繼反應生成鎂、矽、硫、氬等。
4．平衡過程：溫度高、密度高的條件下，生成釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳等。
5．慢中子俘獲過程。
6．快中子俘獲過程：生成比鐵係更重的元素。
7．質子俘獲過程：生成一些低豐度、富質子同位素。
8．X過程：生成重氫、鋰、鈹、硼等低豐度輕元素。
B2FH理論不斷得到原子核物理、天體物理和宇宙化學等方麵新成果的補充和修正。主要是溫度6 000萬至4億度發生碳、氧和矽燃燒過程，解釋氖至矽、矽至鈣和鐵等元素的豐度；大爆炸宇宙學認為，宇宙早期溫度很高，生成大量氦，解釋氦在許多天體上豐度大的原因；用宇宙粒子碰撞星際空間的碳－12、氮－14、氧－16、氖－20等原子，並使其碎裂，來說明鋰、鈹、硼等輕元素的豐度。
當今，大多數科學家都接受質子聚變（氫聚變成氦，再形成鋰、硼等輕元素）
和中子俘獲（氦轟擊氫原子產生中子，輕元素原子核俘獲中形成較重元素）是宇宙形成化學元素的兩個主要過程，直到今天，這兩種過程仍在恒星內部繼續合成各種化學元素。