自20世纪50年代起，苏联建造了托卡马克装置，给可控核聚变带来了现实可能性；80年代，美、苏、日等国展开合作，计划共同建造国际热核聚变实验堆（ITER），不久美国借故中途退出。美国可控核聚变研究方向与欧洲并不相同，可能也是导致其退出国际热核聚变实验堆计划的因素之一。
我们知道，要实现聚变反应的可控制，需要将反应物约束在一个较小的空间里，约束方式有磁场约束、惯性约束以及引力约束。主流的核聚变反应装置——托卡马克是基于磁约束原理设计的。但除了磁约束以外，美国还在惯性约束方面展开了庞大的研究计划，即国家点火装置（NIF）。
这种方法是把几毫克的重氢（即氘和氚）的混合气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，高能激光会使小球表面附近物质等离子体化，并向外炸开。其余靠近小球中心的材料受爆炸力的挤压而向中央坍缩，这被称为内爆。球面内层向内挤压的作用力是一种惯性力，可以约束气体，所以称为“惯性约束”。就像喷气式飞机气体往后喷而推动飞机向前飞一样，小球内气体受到挤压，其压力迅速升高，温度也随之急剧升高。当温度达到所需的点火温度时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。爆炸波会使小球均匀地向中央塌缩，使得球中的核燃料在高温高压下的密度，达到金属铅密度的100倍左右。
理论上来说，核燃料密度足够高就会发生聚变。爆炸过程时间很短，只有数十亿分之一秒。如每秒钟发生三四次这样的爆炸，并且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。核聚变会放出大量产物，其中一些（主要是α粒子）碰撞到外层高浓度燃料材料就会减速。侦测到实验过程中产生的碰撞热能后就可以断定发生聚变反应。在内爆时，只要对燃料球给予适当的高温高压就能发生链式反应。这个引发核聚变的过程就称为“点火”，这是引发核聚变的关键过程，并且会放出大量能量。根据理论计算，必须要在燃料球爆开前的数微秒之内，注入足够能量才能成功引发聚变，而且加之于小球上的能量必须要极度高能且均匀，才能使球体向中央均匀坍缩至高密度。美国人也曾考虑过其他施加能量的方法，比如重粒子加速器，但目前为止还是只有激光才能满足这一要求。
美国的国家点火装置的目标，是用高达500太瓦能量的激光在1皮秒（1皮秒＝1×10－12秒）的瞬间击中球体。为了获得如此高能量的激光束，设计者以四具激光发生器为一组，每一组激光发生器经过16道强化过滤器，共48组发生器产生的192束激光汇总成激光光束。
以这一原理组建的点火装置耗资12亿美元，由位于加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室参与研制，是全球最大的激光点火装置。整个激光装置长215米，宽120米，每次激光脉冲持续时间大约为1纳秒（1纳秒＝1×10－9秒），最大输出能量为1800千焦，瞬间最大输出功率为5．4拍瓦，是美国所有电厂输出功率总和的500倍。
美国的国家点火装置原定于1997年开始建造，但由于管理以及技术等问题，实际建造时间推迟到了2000年以后。2009年6月进行了首次大规模激光靶实验，2010年10月完成了首次整体点火实验，该实验的目标，是利用一粒大小比铅笔顶部的橡皮擦还小的核燃料，来产生1亿摄氏度的高温和超过地球大气压数十亿倍的高压，达到类似恒星内部的物理条件，使核聚变可以持续不断地发生。
2014年2月，国家点火装置第一次实现了“燃料增益”，即燃料输出的能量大于燃料吸收的能量。2020年12月初，美国聚变科学家联合向联邦聚变能科学咨询委员会提出了新的研究计划，呼吁美国能源部在21世纪40年代建成聚变发电装备。
美国的国家点火装置是世界第一台能实现“燃料增益”的核聚变装置，它标志着核聚变能源的探索将步入新时代，研究的下一个目标将会是实现“总增益”，即系统产生的能量必须超过进入系统的能量。虽然美国的国家点火装置，正在逐步取得技术上的突破，但离实现实用供能的目标仍有很长的路要走，惯性约束与磁约束的竞争还没有到分出胜负的时候。