O stea neutronică este nucleul colapsat al unei stele masive care a explodat ca o supernovă. Acesta are o masă de aproximativ 1,4 ori mai mare decât cea a Soarelui într-o sferă cu diametrul de aproximativ 20 de kilometri. Aceasta este densitatea unui nucleu atomic. O linguriță de material de stea neutronică ar cântări miliarde de tone pe Pământ.

Stelele neutronice sunt alcătuite aproape în întregime din neutroni. Protonii și electronii din nucleul stelei originale au fost zdrobiți împreună, iar neutronii rezultați sunt atât de strâns împachetați încât rezistă unei colapsuri ulterioare cauzate de presiunea cuantică. Suprafața este o crustă subțire de nuclee mai grele. Interiorul poate conține stări exotice ale materiei, inclusiv neutroni superfluizi și protoni supraconductori.

Se rotesc rapid. Conservarea momentului cinetic unghiular în timpul colapsului transformă un miez stelar care se rotește lent într-o stea neutronică care se rotește rapid. Unele se rotesc de sute de ori pe secundă. De asemenea, au câmpuri magnetice intense, de trilioane de ori mai puternice decât cele ale Pământului. Când câmpul magnetic trece pe lângă Pământ, vedem un puls de unde radio. Aceștia sunt pulsari.

Stelele neutronice sunt laboratoare pentru fizică. Gravitația lor este suficient de puternică pentru a curba vizibil lumina. Câmpurile lor magnetice testează electrodinamica cuantică. Fuziunile lor produc unde gravitaționale și creează elemente grele precum aurul și platina.