Ένας αστέρας νετρονίων είναι ο πυρήνας ενός τεράστιου άστρου που εξερράγη ως σουπερνόβα. Συγκεντρώνει περίπου 1,4 φορές τη μάζα του Ήλιου σε μια σφαίρα διαμέτρου περίπου 20 χιλιομέτρων. Αυτή είναι η πυκνότητα ενός ατομικού πυρήνα. Ένα κουταλάκι του γλυκού υλικό ενός αστέρα νετρονίων θα ζύγιζε δισεκατομμύρια τόνους στη Γη.

Τα αστέρια νετρονίων αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από νετρόνια. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα του αρχικού αστεριού συνθλίφθηκαν μεταξύ τους και τα νετρόνια που προέκυψαν είναι τόσο σφιχτά συσκευασμένα που αντιστέκονται στην περαιτέρω κατάρρευση λόγω της κβαντικής πίεσης. Η επιφάνεια είναι ένας λεπτός φλοιός από βαρύτερους πυρήνες. Το εσωτερικό μπορεί να περιέχει εξωτικές καταστάσεις ύλης, συμπεριλαμβανομένων υπερρευστών νετρονίων και υπεραγώγιμων πρωτονίων.

Περιστρέφονται γρήγορα. Η διατήρηση της στροφορμής κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης μετατρέπει έναν αργά περιστρεφόμενο αστρικό πυρήνα σε ένα ταχέως περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων. Μερικά περιστρέφονται εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο. Έχουν επίσης έντονα μαγνητικά πεδία, τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερα από αυτά της Γης. Όταν το μαγνητικό πεδίο σαρώνει τη Γη, βλέπουμε έναν παλμό ραδιοκυμάτων. Αυτά είναι τα πάλσαρ.

Τα αστέρια νετρονίων είναι εργαστήρια φυσικής. Η βαρύτητά τους είναι αρκετά ισχυρή ώστε να κάμπτει αισθητά το φως. Τα μαγνητικά τους πεδία δοκιμάζουν την κβαντική ηλεκτροδυναμική. Οι συγχωνεύσεις τους παράγουν βαρυτικά κύματα και σφυρηλατούν βαριά στοιχεία όπως ο χρυσός και η πλατίνα.