De huidige fase in het leven van de zon is de hoofdreeksfase. Deze fase wordt gekenmerkt doordat de zon waterstof in de kern verbrandt door middel van kernfusie. De zon zal nog ongeveer 5 miljard jaar in dit stadium blijven.

Tijdens de hoofdreeksfase blijven de energieopbrengst en de temperatuur van de zon relatief stabiel. De zon laat waterstof in zijn kern geleidelijk samensmelten tot helium, en terwijl hij dat doet, wordt zijn kern heter en dichter. De oppervlaktetemperatuur van de zon neemt in de loop van de tijd ook licht toe.

Aan het einde van de hoofdreeksfase zal de kern van de zon zonder waterstofbrandstof komen te zitten. Hierdoor zal de zon evolueren tot een rode reuzenster, een veel grotere en koelere ster. De zon zal dan uiteindelijk onder zijn eigen zwaartekracht instorten en een witte dwergster worden, een zeer hete maar dichte ster.