النجم النيوتروني هو النواة المنهارة لنجم ضخم انفجر كمستعر أعظم. يحتوي على كتلة تعادل 1.4 ضعف كتلة الشمس تقريبًا في كرة قطرها حوالي 20 كيلومترًا. هذه الكثافة تعادل كثافة نواة ذرة. ملعقة صغيرة من مادة النجم النيوتروني تزن مليارات الأطنان على الأرض.

تتكون النجوم النيوترونية بالكامل تقريبًا من النيوترونات. فقد انضغطت البروتونات والإلكترونات الموجودة في لب النجم الأصلي معًا، وتكدست النيوترونات الناتجة بكثافة عالية جدًا لدرجة أنها تقاوم المزيد من الانهيار بفعل الضغط الكمومي. أما سطحها فهو عبارة عن قشرة رقيقة من نوى أثقل. وقد يحتوي باطنها على حالات غريبة من المادة، بما في ذلك النيوترونات فائقة الميوعة والبروتونات فائقة التوصيل.

تدور هذه النجوم بسرعة فائقة. فقانون حفظ الزخم الزاوي أثناء الانهيار يحوّل النواة النجمية البطيئة الدوران إلى نجم نيوتروني سريع الدوران. بعضها يدور مئات المرات في الثانية. كما تمتلك هذه النجوم مجالات مغناطيسية شديدة، أقوى بتريليونات المرات من مجال الأرض المغناطيسي. عندما يمر المجال المغناطيسي بالقرب من الأرض، نرى نبضة من الموجات الراديوية. هذه هي النجوم النابضة.

تُعدّ النجوم النيوترونية مختبراتٍ للفيزياء. فجاذبيتها قويةٌ لدرجة أنها تُغيّر مسار الضوء بشكلٍ ملحوظ. وتختبر مجالاتها المغناطيسية الديناميكا الكهربائية الكمومية. وتُنتج عمليات اندماجها موجاتٍ ثقالية وتُشكّل عناصر ثقيلة كالذهب والبلاتين.