Ensemble des processus qui conduisent à l'apparition des éléments chimiques constituant la matière de l'Univers.

Les éléments les plus légers (hydrogène, deutérium, hélium) ont été vraisemblablement synthétisés dans la phase initiale, très chaude et dense, de l'Univers. (→ big bang.) Les autres éléments légers (lithium, béryllium, bore) sont synthétisés dans les galaxies par transformation de certains atomes (carbone, oxygène, azote…) du milieu interstellaire soumis au bombardement des particules de haute énergie du rayonnement cosmique. La nucléosynthèse des éléments plus lourds s'effectue dans les étoiles au cours des différentes étapes de leur évolution.