A neutroncsillag egy szupernóvaként felrobbant nagy tömegű csillag összeomlott magja. A Nap tömegének körülbelül 1,4-szeresét sűríti egy nagyjából 20 kilométer átmérőjű gömbbe. Ez egy atommag sűrűsége. Egy teáskanálnyi neutroncsillag-anyag a Földön több milliárd tonnát nyomna.

A neutroncsillagok szinte teljes egészében neutronokból állnak. Az eredeti csillag magjában lévő protonok és elektronok összenyomódtak, és a keletkezett neutronok olyan szorosan helyezkednek el, hogy ellenállnak a további összeomlásnak a kvantumnyomás miatt. A felületet nehezebb magok vékony kérge alkotja. A belső tér egzotikus anyaghalmazállapotokat tartalmazhat, beleértve a szuperfolyékony neutronokat és a szupravezető protonokat.

Gyorsan forognak. Az összeomlás során a perdületmegmaradás törvénye a lassan forgó csillagmagból gyorsan forgó neutroncsillagot csinál. Némelyik másodpercenként több százszor fordul meg. Intenzív mágneses mezővel is rendelkeznek, billiószor erősebbek, mint a Földé. Amikor a mágneses mező végigsöpör a Földön, rádióhullámok impulzusát látjuk. Ezek a pulzárok.

A neutroncsillagok a fizika laboratóriumai. Gravitációjuk elég erős ahhoz, hogy észrevehetően meghajlítsa a fényt. Mágneses mezőik tesztelik a kvantumelektrodinamikát. Egyesüléseik gravitációs hullámokat keltenek, és olyan nehéz elemeket hoznak létre, mint az arany és a platina.