Эпоха лептонов (электронов и прочих частиц того же семейства) продолжалась в период от 1 секунды до 3 минут после Большого Взрыва. В эту эпоху материя охладилась достаточно для начала первичного нуклеосинтеза. За это время образовался первичный состав звездного вещества: около 25  процентов гелия-4, 1 процент дейтерия, следы более тяжелых элементов до бора, остальное — водород.

​

Термодинамическое равновесие между протонами и нейтронами, существовавшее до этого, нарушилось и начался синтез ядер дейтерия, гелия, лития. Через три минуты после рождения Вселенной температура упала до значений, при которых ядерный синтез был более невозможен, и химический состав вещества оставался неизменным на протяжении последующих трёхсот миллионов лет — вплоть до момента рождения первых звёзд.

​

В эти три минуты вещество стало прозрачным для нейтрино и сформировался реликтовый нейтринный фон.