I en tokamak er der fire forskellige metoder til at opvarme et plasma: Ohmsk opvarmning, tilskud af neutrale partikler, opvarmning med elektromagnetiske bølger og opvarmning ved fusionsprocesser.
Den første metode, Ohmsk opvarmning, er relateret til den strøm, der drives igennem plasmaet i en tokamak. Fra Ohms lov vides det, at den effekt (varme pr. tid), der afsættes i plasmaet, når der løber en strøm igennem plasmaet, er proportional med den elektriske modstand af plasmaet. Når plasmaet først varmes op, er den elektriske modstand af plasmaet betydelig, og der kan derfor let overføres varme til plasmaet ved hjælp af en plasmastrøm. I takt med at plasmaet bliver varmere, falder den elektriske modstand af plasmaet, og derfor bliver Ohmsk opvarmning hurtigt ineffektivt ved høje temperaturer.
Den anden metode til opvarmning af et plasma er via tilskud af neutrale partikler (neutral-beam injection på engelsk – eller bare NBI). Uden for plasmakammeret er det muligt at accelerere ioner (fx deuterium-ioner) til høje hastigheder. Ionerne, som nu har en høj kinetisk energi, kan efterfølgende neutraliseres og skydes ind i plasmaet. Neutralisering betyder, at elektroner bliver forbundet til de hurtige ioner, som herefter kan opfattes som hurtige, neutrale partikler. I plasmaet bliver de neutrale partikler igen ioniseret grundet den høje temperatur i plasmaet, og de vil kollidere med andre ioner i plasmaet og afsætte deres kinetiske energi. Denne opvarmningsmetode spiller en stor rolle i tokamakken ITER fx. På figuren øverst kan man se NBI-systemet i ITER (farvet orange).
Det er også muligt at opvarme et plasma ved brug af elektromagnetiske bølger. Metoden kan let sammenlignes med opvarmning af mad i en mikrobølgeovn, hvor energien fra mikrobølgerne overføres som varme til vandet i madvaren. Når en elektromagnetisk bølge udbreder sig i et plasma, kan den i et område af plasmaet resonere med de ladede partiklers cirkelbevægelser. De ladede partikler udfører skruelinje-bevægelser i plasmaet, som beskrevet her. Disse bevægelser udføres med en bestemt frekvens, og hvis den elektromagnetiske bølge har samme frekvens, opstår der resonans, og plasmaet opvarmes. Bølgen vil derved blive dæmpet og afsætte sin energi i plasmaet. Denne metode benyttes ofte til at opvarme plasma i tokamakker. I tokamakken NORTH på DTU er den primære opvarmningsmetode af plasmaet netop mikrobølger, som matcher elektronernes frekvens i den centrale del af plasmaet. På figuren øverst kan man se det elektromagnetiske opvarmningssystem i ITER (farvet blåt og grønt).
Endelig er der opvarmning fra fusionsprocesser. I fusionsprocessen mellem deuterium og tritium dannes der en heliumkerne og en neutron. Da neutronen ikke har nogen ladning undslipper den magnetfeltet og afsætter sin energi, når den rammer tokamakkens vægge. Heliumkernen er derimod fanget i magnetfeltet ligesom de andre ladede partikler, og heliumkernen vil via kollisioner overføre sin store energi til resten af plasmaet og derved opvarme det.