Sprogioji nukleosintezė – tai sunkiųjų elementų kūrimasis supernovos širdyje. Supernova yra nepaprastai energingas astronominis įvykis, kai supermilžinė žvaigždė išeikvoja branduolinį kurą ir griūva veikiant savo gravitacijai. Įkritusi medžiaga atsimuša į itin tankią šerdį, sukurdama sprogimą ir smūgio frontą, kuris nukeliauja nuo šerdies iki 2000 km/s greičiu. Supernova gali pranokti savo priimančiąją galaktiką, ir astronomai jas stebėjo nuo senovės istorijos.
Žvaigždės energiją gauna susiliedamos atomų branduoliams, daugiausia vandenilio ir helio. Tai vadinama vandenilio ir helio deginimu. Labai masyviose žvaigždėse degant šiems elementams susidaro sunkesnių ir sunkesnių elementų – anglies, neono, silicio, geležies ir nikelio – „pelenai“, kol galiausiai energijos kiekis, reikalingas branduoliams susilieti, viršija jų išskiriamą energiją. branduolinė grandininė reakcija užgęsta. Liko geležies ir nikelio šerdis, susidedanti iš maždaug 1.38 Saulės masės, kuri vėliau greitai subyra arba į neutroninę žvaigždę, arba į juodąją skylę, sukeldama supernovą iš atšokimo. Kitas supernovos tipas, vadinamas Ia tipo supernova, atsiranda ne tokiose masyviose žvaigždėse. Ia tipo supernova atsiranda, kai anglies ir deguonies baltoji nykštukė viršija tą pačią 1.38 saulės masės slenkstį ir sudegina visą savo turinį per kelias sekundes.
Abiejų tipų supernovų šerdyje sukuriama milijardų laipsnių temperatūra, o kelios saulės masės medžiagos išmetamos į išorę 3% šviesos greičio. Nors geležies ir nikelio branduolių suliejimas yra labai brangus energijos požiūriu, supernovos yra daugiau nei pakankamai, kad būtų pradėtos būtinos reakcijos. Kiekvienas elementas, sunkesnis už geležį periodinėje lentelėje, yra sukurtas supernovų sprogimo metu arba yra tų elementų skilimo produktas.
Supernovos nukleosintezė yra tik viena nukleosintezės kategorija. Labiau būdingas nukleosintezės tipas yra žvaigždžių nukleosintezė, pirmiausia paminėtas vandenilio ir helio deginimo tipas. Taip pat yra Didžiojo sprogimo nukleosintezė, kuri įvyko per pirmąsias tris visatos egzistavimo minutes. Šio įvykio metu 24% pradinių kosmose esančių vandenilio atomų susiliejo į helio branduolius. Šiuo metu stebimą visatą sudaro apie 74% vandenilio, 24% helio, 1% deguonies ir 1% kitų elementų.