Nötron yıldızı, süpernova olarak patlayan dev bir yıldızın çökmüş çekirdeğidir. Yaklaşık 20 kilometre çapındaki küresine Güneş'in kütlesinin yaklaşık 1,4 katını sığdırır. Bu, bir atom çekirdeğinin yoğunluğuna eşittir. Bir çay kaşığı nötron yıldızı maddesi, Dünya'da milyarlarca ton ağırlığında olurdu.

Nötron yıldızları neredeyse tamamen nötronlardan oluşur. Orijinal yıldızın çekirdeğindeki protonlar ve elektronlar birbirine sıkıştırılmış ve ortaya çıkan nötronlar o kadar sıkı bir şekilde paketlenmiştir ki, kuantum basıncı yoluyla daha fazla çökmeye direnç gösterirler. Yüzey, daha ağır çekirdeklerden oluşan ince bir kabuktur. İç kısım, süperakışkan nötronlar ve süperiletken protonlar da dahil olmak üzere egzotik madde halleri içerebilir.

Çok hızlı dönüyorlar. Çöküş sırasında açısal momentumun korunumu, yavaş dönen bir yıldız çekirdeğini hızla dönen bir nötron yıldızına dönüştürüyor. Bazıları saniyede yüzlerce kez dönüyor. Ayrıca, Dünya'nınkinden trilyonlarca kat daha güçlü, yoğun manyetik alanlara sahipler. Manyetik alan Dünya'nın yanından geçtiğinde, radyo dalgalarının bir darbesini görüyoruz. Bunlar pulsarlar.

Nötron yıldızları fizik için birer laboratuvardır. Yerçekimleri ışığı gözle görülür şekilde bükebilecek kadar güçlüdür. Manyetik alanları kuantum elektrodinamiğini test eder. Birleşmeleri yerçekimi dalgaları üretir ve altın ve platin gibi ağır elementleri oluşturur.