دورة CNO (كربون-نيتروجين-أكسجين) هى أحد طريقتين لتفاعلات الإندماج والتى تحول النجوم بها الهيدروجين إلى هيليوم, والتفاعل الأخر يسمى سلسلة بروتون-بروتون. بينما سلسلة بروتون-بروتون أكثر أهمية للنجوم التى في حجم الشمس أو أقل. وتوضح التصورات النظرية أن دورة CNO هى المصدر الغالب للطاقة للنجوم الأثقل. وتم إقتراح عملية CNO في عام 1938 عن طريق هانز بيتا.
تفاعلات دورة CNO :
| 12C + 1H | ← | 13N + γ | +1,95 MeV |
| 13N | ← | 13C + e+ + νe | +1,37 MeV |
| 13C + 1H | ← | 14N + γ | +7,54 MeV |
| 14N + 1H | ← | 15O + γ | +7,35 MeV |
| 15O | ← | 15N + e+ + νe | +1,86 MeV |
| 15N + 1H | ← | 12C + 4He | +4,96 MeV |
النتيجة النهائية هى إندماج أربعة بروتونات ليصبحوا 1 جسيم ألفا, و2 بوزينرون, و2 نيوترينو, وتنطلق طاقة في شكل أشعة جاما. وتعمل نويات كل من الكربون والأكسجين والنيتروجين كعوامل حفازة ويتم إنتاجهم من جديد.
وفى تفرع جانبى للتفاعل, يحدث بنسبة 0.04 % من المرات, لا ينتج التفاعل النهائي الموضح بالأعلى 12C, و4He, ولكن بدلا من ذلك 16O وفوتون ويحدث كالتالى:
| 15N + 1H | ← | 16O + γ |
| 16O + 1H | ← | 17F + γ |
| 17F | ← | 17O + e+ + νe |
| 17O + 1H | ← | 14N + 4He |
وكما يحدث للكربون والنيتروجين والأكسجين في التفاعل الرئيسي, فإن الفلور الناتج في التفرع الجانبي للتفاعل ليس إلا عامل حفز وفى حالته المستقرة, لا يتكدس في النجم.