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CNOサイクルの場合も陽子-陽子連鎖反応と同様に、4個の水素[[原子核]]が1個のヘリウム原子核に変換される。CNOサイクルの反応経路は以下の通りである。表中の「平均寿命」は各反応が進行する平均的な時間尺度を示す。
{| class="wikitable"
|+ 反応経路
! colspan="4" | 反応
! 平均寿命
|-
| style="border-style:none" | <chem>^{12}C\ + {}^1H</chem>
| style="border-style:none" | <chem>-></chem>
| style="border-style:none" | <chem>^{13}N\ + \gamma</chem>
| style="border-style:none" | +1.95 M[[電子ボルト|eV]]
| style="border-style:none solid" | 1.3 × 10{{sup|7}} 年
|-
| style="border-style:none" | <chem>^{13}N</chem>
|<chem>^{13}N</chem> ||<chem>-></chem>||<chem>^{13}C\ + \mathit{e}^+\ + \nu_{\mathit{e}}</chem>||+1.37 MeV||7 分▼
| style="border-style:none" | <chem>-></chem>
▲|
| style="border-style:none" | +1.37 MeV
| style="border-style:none solid" | 7 分
|-
| style="border-style:none" | <chem>^{13}C\ + {}^1H</chem>
| style="border-style:none" | <chem>-></chem>
| style="border-style:none" | <chem>^{14}N\ + \gamma</chem>
| style="border-style:none" | +7.54 MeV
| style="border-style:none solid" | 2.7 × 10{{sup|6}} 年
|-
| style="border-style:none" | <chem>^{14}N\ + {}^1H</chem>
| style="border-style:none" | <chem>-></chem>
| style="border-style:none" | <chem>^{15}O\ + \gamma</chem>
| style="border-style:none" | +7.35 MeV
| style="border-style:none solid" | 3.2 × 10{{sup|8}} 年
|-
| style="border-style:none" | <chem>^{15}O</chem>
|<chem>^{15}O</chem>||<chem>-></chem>||<chem>^{15}N\ + \mathit{e}^+\ + \nu_{\mathit{e}}</chem>||+1.86 MeV||82 秒▼
| style="border-style:none" | <chem>-></chem>
▲|
| style="border-style:none" | +1.86 MeV
| style="border-style:none solid" | 82 秒
|-
| style="border-style:none" | <chem>^{15}N\ + {}^1H</chem>
| style="border-style:none" | <chem>-></chem>
| style="border-style:none" | <chem>^{12}C\ + {}^4He</chem>
| style="border-style:none" | +4.96 MeV
| style="border-style:none solid" | 1.12 × 10{{sup|5}} 年
|}
| |||