正是由于核聚变反应需要维持几百万甚至上亿摄氏度的温度，如此高的温度没有一种固体材料能够承受，所以受控核聚变难以在现有材料的容器中实现。
目前实现核聚变已有一些方法。最早的著名方法是“托卡马克”型磁场约束法，1991年欧共体的托卡马克装置成功实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验。托卡马克装置简单地说就是一个超级磁铁，当这个磁铁通电之后，产生的巨大磁场可以将其内部的高温物质约束在里面。核聚变反应的另一个关键技术是点火问题。美国利用高能激光实现了核聚变点火，我国用“神光2”对核聚变反应进行了成功点火。
另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或同体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压，就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机向前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（l皮秒＝10一12秒）。如每秒发生三四次这样的爆炸并连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。
由此可见，核聚变反应条件苛刻，反应不易控制，发生核聚变的点火温度要在0.l亿～1亿℃，而且作为核原料的氘和氚必须十分纯净，不含杂质。
早在20世纪50年代初，美、英、苏等国便开始了核聚变研究。几十年以来，世界各国的科学家们在核聚变研究方面已取得了巨大进步。1991年，物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒里再造了“太阳”，首次实现了核聚变反应，温度高达2×108℃，为太阳内部温度的10倍，产生了近2兆瓦的电能，从而使人类对获得充足而无污染的核能的科学梦想向现实大大迈近了一步。
我国自行设计和研制的最大的受控核聚变实验装“中国环流器一号”，已在四川省乐山地区建成，并于1984年9月顺利启动，标志着我国研究受控核聚变的实验手段有了新的发展和提高，并将为人类探求新能源事业做出贡献。
目前，全世界的核聚变技术仍处于试验阶段。虽然在实验室条件下已接近于成功，但要达到工业应用还差得很远。按照目前的技术水平，要建立托卡马克型核聚变装置，需要几千亿美元。要实现受控核聚变正常发电，还有一段相当长的路要走。
与太阳能、水能、风能、地热能等清洁能源相比，核聚变能作为一种没有污染的能源，不受时间和地域的限制。可控核聚变研究除了开发永久性的清洁能源外，对军事和国民经济的发展也有重要作。用核聚变中间技术在工业上也有广泛的应用前景，如等离子技术、真空技术、磁场技术、超导技术、低温技术、高压大电流技术、射频技术、离子源技术等，有的可直接为工业服务，有的只需适当改进、开发和转化，就能成为高新技术产品推向市场。研究核能的最终目标是要实现受控核聚变。随着科学技术的进一步发展，希望在不久的将来，实现对核能更好的控制，造福于人类。