Si ritiene che la prima nucleosintesi abbia avuto luogo durante la Nucleosintesi del Big Bang , che si è verificato circa 3 minuti dopo il Big Bang .

Durante questo breve periodo, l'universo era incredibilmente caldo e denso, permettendo a protoni e neutroni di scontrarsi e fondersi nei primi nuclei leggeri, principalmente idrogeno (¹h) ed elio (⁴he). Sono state inoltre create tracce di deuterio (²H), trizio (³H) e litio (⁷li).

Questo evento è cruciale perché ha gettato le basi per la formazione di stelle, galassie e, infine, tutti gli elementi che vediamo oggi.