恒星の中心核周辺で、殻状の層で起こる核融合反応。主系列段階で中心部の水素を使い果たした小質量星ではヘリウム中心核の周辺の殻（シェル）状の領域で水素の核融合が起こり、赤色巨星に進化する。また、漸近巨星分枝段階では、炭素と酸素から成る中心核の周囲で（熱的に不安定な）ヘリウム殻フラッシュないしはさらにその外側で水素殻燃焼が起こる。