핵융합 발전은 가벼운 원자핵이 서로 붙을 때(핵융합 반응) 발생하는 에너지를 이용한 발전 방식을 말한다. 원자력을 이용한다는 점에서 넓은 의미에서 원전의 일종으로 볼 수 있지만, 기존 원자력 발전은 우라늄이나 플루토늄 등 '무거운' 원자를 '핵분열'시켜 에너지로 변환하는 반면, 핵융합 발전은 수소나 헬륨 등 '가벼운' 원자를 '핵융합'시켜 발생되는 에너지를 이용한다. 우라늄이나 플루토늄과 같은 희귀한 방사성 물질을 사용하지 않고 수소나 헬륨과 같이 지구상에 널리 존재하는 물질을 이용할 수 있어 자원이 고갈되지 않는다는 장점이 있으며, 연료 공급을 중단하면 핵융합 반응은 자연적으로 멈추기 때문에 비교적 안전한 발전 방식으로 평가받고 있다.
원자로 내에서 핵융합을 발생시키는 환경을 조성하는 기술 확립 등 실용화를 위한 장애물이 많지만, 기술적 문제를 해결할 경우 얻을 수 있는 이점이 매우 크기 때문에 전 세계적으로 연구개발 경쟁이 활발히 진행되고 있으며, 일본에서도 정부의 지원을 받아 앞으로 더욱 가속도가 붙을 것으로 보인다.