Pour réaliser des réactions de fusion, les physiciens font appel à deux isotopes de l'hydrogène, le deutérium et le tritium. Ces éléments ont l'énorme avantage d'être disponibles sur Terre, directement ou indirectement, en très grande quantité. En effet, le deutérium se trouve à l'état naturel dans l'eau de mer (33 g/m 3 ). Le tritium peut, quant à lui, être fabriqué à partir du lithium que l'on trouve dans la croûte terrestre (20 mg/kg) ou dans les océans (0,00018 mg/m3). Dans le futur, les scientifiques souhaitent transformer le lithium en tritium au sein même du réacteur. Pour cela, ils construiront des parois recouvertes de lithium qui, sous l'action des neutrons libérés par les réactions de fusion, se transformeront en tritium.

Par ailleurs, quelques grammes de combustible suffiront pour déclencher et entretenir les réactions de fusion. Une centrale à fusion aura ainsi besoin de 100 kg de deutérium et de 3 tonnes de lithium (contre 1,5 millions de tonnes de charbon pour une centrale thermique) pour fonctionner toute une année.