Le stelle di neutroni sono i nuclei collassati di stelle massicce che hanno subito l'esplosione di una supernova. Sono estremamente densi, con una massa di circa 1,4 masse solari (la massa del Sole) compressa in un volume di circa 10 chilometri (6 miglia) di diametro. Ciò conferisce loro una densità di circa 10^14 grammi per centimetro cubo, ovvero circa 100 trilioni di volte la densità dell'acqua.

La gravità sulla superficie di una stella di neutroni è così forte che schiaccerebbe un essere umano in un sottile strato di atomi. Anche la velocità di fuga da una stella di neutroni è molto elevata, circa 100.000 chilometri al secondo (62.000 miglia al secondo). Ciò significa che nulla, nemmeno la luce, può fuoriuscire dalla superficie di una stella di neutroni.

Le stelle di neutroni sono alimentate dalla loro rotazione. Mentre ruotano, generano un campo magnetico in grado di produrre onde radio e raggi X. Alcune stelle di neutroni emettono anche lampi di raggi gamma.

Le stelle di neutroni si trovano spesso nei sistemi stellari binari, in cui orbitano attorno a un'altra stella. In alcuni casi, la stella di neutroni può attrarre materia dalla stella compagna, il che può portare alla formazione di un buco nero.