ในการศึกษาจักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ บิกแบงนิวคลีโอซินทีสิส (อังกฤษ: Big Bang nucleosynthesis; BBN) หรือ นิวคลีโอซินทีสิสเริ่มแรก เป็นการอธิบายถึงกระบวนการกำเนิดนิวเคลียสต่างๆ นอกเหนือไปจากนิวเคลียสของ H-1 (เช่น ไอโซโทปแสงของไฮโดรเจน ซึ่งนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนเดี่ยว) ระหว่างช่วงยุคต้นของการเกิดเอกภพ นิวคลีโอซินทีสิสแรกเริ่มนี้เกิดขึ้นในเวลาไม่กี่นาทีหลังจากเกิดบิกแบง เชื่อกันว่าเป็นต้นเหตุของการก่อตัวของไอโซโทปธาตุหนักของไฮโดรเจน ที่รู้จักกันในชื่อ ดิวเทอเรียม (H-2 หรือ D), ฮีเลียมไอโซโทป He-3 และ He-4, และ ลิเทียมไอโซโทป Li-6 และ Li-7 นอกจากนิวเคลียสที่เสถียรเหล่านี้ ยังมีพวกที่ไม่เสถียรอยู่ด้วย หรือพวกไอโซโทปกัมมันตรังสี (Radionuclide) เช่น ทริเทียม H-3, เบอริลเลียม Be-7 และ เบอริลเลียม Be-8 ไอโซโทปที่ไม่เสถียรเหล่านี้อาจเสื่อมสลายไปหรือรวมตัวเข้ากับนิวเคลียสอื่นๆ และกลายเป็นหนึ่งในบรรดาไอโซโทปเสถียร