همجوشی دوتریوم (به انگلیسی: Deuterium fusion)، همچنین به نام سوزاندن دوتریوم، یک واکنش همجوشی هسته ای است که در ستاره ها و نیز برخی از اجرام پیش ستاره ای رخ می دهد که در آن هسته اتم دوتریوم و یک پروتون برای تشکیل یک هستهٔ هلیم-۳ همجوش می شوند. این مرحله به عنوان مرحلهٔ دوم واکنش زنجیره ای پروتون پروتون رخ می دهد که در آن یک هستهٔ دوتریومِ تشکیل شده از دو پروتون، با پروتون دیگری ادغام می شود، اما ا...