主序星有两种类型的氢反应过程，并且每个类型产生能量的速率取决在核心区域的温度。天文学家将主序带分成上下两个部分，就是依据两种类型是以何者做为核聚变的主导过程。在主序带的下部，能量主要是经由质子质子链反应孳生，经由一系列的步骤直接将氢融合成氦。在主序带上部的恒星，有足够高的核心温度，可以有效的使用碳氮氧循环（参见图）。这个过程使用碳、氮、和氧原子做为触媒，在过程中将氢融合成氦。

当温度在1，800万k时，过程和o循环同样有效，并且各自产生恒星一半的净光度。核心在这种温度的恒星质量大约是15太阳质量，主序带上部恒星的值量都超过这个值。因此，粗略的说，光谱类型为f或温度更低的恒星在主序带的下部，a型恒星或更热的恒星在主序带的上部。从主要的能量产生类型从一种过度到另一种的质量范围不到一个太阳质量。在我们的太阳，1太阳质量的恒星，只有15的能量是以o循环产生的。与此相反的，18太阳质量或更高质量的恒星，几乎所有的能量都是完全经由o循环输出