Neutronová hvězda je zhroucené jádro hmotné hvězdy, která explodovala jako supernova. Její hmotnost je přibližně 1,4krát větší než hmotnost Slunce, a tvoří kouli o průměru zhruba 20 kilometrů. To je hustota atomového jádra. Čajová lžička materiálu neutronové hvězdy by na Zemi vážila miliardy tun.

Neutronové hvězdy se skládají téměř výhradně z neutronů. Protony a elektrony v jádru původní hvězdy byly stlačeny dohromady a výsledné neutrony jsou sbaleny tak pevně, že odolávají dalšímu kolapsu v důsledku kvantového tlaku. Povrch je tvořen tenkou kůrou těžších jader. Vnitřek může obsahovat exotické skupenství hmoty, včetně supratekutých neutronů a supravodivých protonů.

Rychle se otáčejí. Zákon zachování momentu hybnosti během kolapsu promění pomalu rotující hvězdné jádro v rychle rotující neutronovou hvězdu. Některé se otáčejí stokrát za sekundu. Mají také intenzivní magnetické pole, bilionykrát silnější než pozemské. Když magnetické pole projde kolem Země, vidíme puls rádiových vln. To jsou pulsary.

Neutronové hvězdy jsou laboratořemi fyziky. Jejich gravitace je dostatečně silná, aby znatelně ohýbala světlo. Jejich magnetická pole testují kvantovou elektrodynamiku. Jejich fúze produkují gravitační vlny a vytvářejí těžké prvky, jako je zlato a platina.