燃料に水素やヘリウムを用いる原子炉。希少燃料で核兵器の材料にもなるウランやプルトニウムを使用せず、核廃棄物も最小限に済む。反面、超高温による放射線を防ぐ技術はまだ未完成であり、二十一世紀の技術では実用化されてない。
「ガンダムシリーズ」では実用化されており、スペースコロニーの動力に採用されているほか、ミノフスキー粒子効果によるIフィールド効果により大規模施設の小型化を実現。これがモビルスーツ誕生へと繋がる。
宇宙世紀0153年に開発されたV2ガンダムのミノフスキードライブを搭載しているコアファイターに使用する核融合炉（出力7,510kw）が世界で最小かつ高出力を実現している。
なお、宇宙世紀と同居している機動戦士ガンダムSEEDコズミック・イラや機動戦士ガンダム00西暦、バンプレストオリジナルのパーソナルトルーパー等、主役機以外のモビルスーツは基本は核融合炉と思われる。