中子星是超新星爆發後，大質量恆星坍縮形成的核心。它將大約1.4倍太陽的質量壓縮到一個直徑約20公里的球體中，密度與原子核相當。一茶匙中子星物質的重量相當於地球上的數十億噸。

中子星幾乎完全由中子構成。原始恆星核心中的質子和電子被擠壓在一起，形成的中子密度極高，以至於它們能夠抵抗量子壓力的進一步坍縮。其表面為一層由較重原子核所構成的薄殼。內部可能包含奇異的物質狀態，例如超流體中子和超導質子。

它們自轉速度極快。坍縮過程中角動量守恆，使得原本緩慢旋轉的恆星核心轉變為快速旋轉的中子星。有些中子星每秒旋轉數百次。它們還擁有極強的磁場，強度是地球磁場的數萬億倍。當磁場掠過地球時，我們就能看到無線電波脈衝。這些脈衝星就是脈衝星。

中子星是物理學的實驗室。它們的引力強大到足以顯著彎曲光線。它們的磁場可以檢驗量子電動力學。它們的合併會產生重力波，並鍛造出金、鉑等重元素。