عملية احتراق الكربون في علم الفلك (بالإنجليزية: Carbon-burning process) هو تفاعل اندماج نووي يحدث في نجوم تكون كتلتها أكبر 4 مرات من كتلة الشمس أو أكثر؛ ينتج من تلك التفاعلات طاقة تجعل النجم ساطعا مضيئا. ويبدأ اندماج الكربون في النجم بعدما يكون اندماج العناصر الأخف من الكربون قد شارف على الانتهاء. يجب ملاحظة ان تعبير احتراق الكربون إنما هو تعبير تاريخي خاطيء أو لا يعبر عن الحقيقة بدقة، فهو اندماج أنوية الكربون خلال تفاعلات نووية وليس احتراق بالمعنى الكيميائي. يحتاج اندماج الكربون إلى درجة حرارة أعلى من اندماج الهيدروجين في النجم، ويبدأ تفاعله بالفعل عندما تعلو درجة حرارة النجم إلى الدرجة التي تسمح باندماج الكربون . ويحافظ اندماج الكربون على ارتفاع درجة حرارة النجم ؛ بالتالي يحتفظ النجم بشكله الكروي حيث تعادل قوى الضعط الداخلي للنجم قوة الجاذبية التي تحاول انهيار مكونات النجم على نفسها. تلك القوتان تكونان في حالة توازن خلال عمر النجم . وطالما وجد وقود في النجم للاندماج تنشأ من اندماجه حرارة وضغط تعادل قوة الجاذبية، ويشع النجم طاقته في هيئة ضوء وحرارة، لهذا نجد النجم لامعا مضيئا.
لكي يبدأ اندماج الكربون لابد من أن تكون درجة حرارة باطن النجم قد وصلت إلى نحو 6·108 كلفن أو أكثر و كثافتها أعلى من 2·108 كيلوجرام/متر³ . وتكون كفاءة إنتاج الطاقة متناسبة مع درجة الحرارة مرفوعة للأس 27 ؛ بمعنى أن زيادة قدرها 5% لدرجة حرارة باطن النجم تزيد من إنتاج الطاقة في النجم بمقدار 373 % [1].