ดาวนิวตรอนเป็นแกนกลางที่ยุบตัวลงของดาวมวลสูง เมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หมดแล้วพวกมันจะสร้างแกนเหล็กที่มีขนาดใหญ่เท่ากับดาวพฤหัสซึ่งมีมวลประมาณ 1.44 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เนื่องจากการหลอมรวมนิวเคลียสของเหล็กต้องใช้พลังงานมากกว่าที่เกิดขึ้นฟิวชั่นนิวเคลียร์จึงไม่สร้างแรงดันหลักที่จำเป็นในการป้องกันไม่ให้ดาวยุบตัวเองอีกต่อไป
ในช่วงเวลาสุดท้ายของการล่มสลายแกนกลางของดาวยักษ์จะเปลี่ยนเป็นนิวตรอนซึ่งเป็นสสารที่อิเล็กตรอนและโปรตอนทั้งหมดในอะตอมเหล็กหลอมรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง แต่นิวตรอน เนื่องจากนิวตรอนมีความเป็นกลางพวกมันจึงไม่ผลักกันเหมือนเมฆอิเล็กตรอนที่มีประจุลบในสสารทั่วไป ถูกผลักดันด้วยพลังงานความโน้มถ่วงมหาศาลนิวตรอนมีความหนาแน่นคล้ายกับนิวเคลียสของอะตอมและในความเป็นจริงแกนกลางทั้งหมดสามารถมองได้ว่าเป็นนิวเคลียสขนาดใหญ่ แหล่งกำเนิดแสงและความร้อนถูกตัดออกชั้นนอกของดาวตกด้านในจากนั้นจึงเด้งกลับหลังกระแทกกับนิวตรอนที่อัดตัวไม่ได้เกือบ ผลที่ได้คือซูเปอร์โนวาซึ่งเป็นกระบวนการที่กินเวลาหลายวันถึงหลายเดือน
ผลลัพธ์ที่ได้คือเศษซุปเปอร์โนวาดาวมวลนิวตรอนระหว่าง 1.35 ถึง 2.1 เท่าของมวลดวงอาทิตย์โดยมีรัศมีระหว่าง 20 ถึง 10 กม. นี่เป็นมวลที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ซึ่งควบแน่นอยู่ในอวกาศเท่ากับขนาดของเมืองเล็ก ๆ ดาวนิวตรอนมีความหนาแน่นสูงจนวัตถุหนึ่งช้อนชามีน้ำหนักหนึ่งพันล้านตัน (มากกว่า 1.1 พันล้านตัน)
ขึ้นอยู่กับมวลของดาวนิวตรอนมันอาจยุบลงในหลุมดำอย่างรวดเร็ว ดาวนิวตรอนที่แตกต่างกัน ได้แก่ พัลซาร์วิทยุ, เอ็กซเรย์พัลซาร์และสนามแม่เหล็ก, ซึ่งเป็นหมวดหมู่ย่อยของพัลซาร์วิทยุ ดาวนิวตรอนส่วนใหญ่เรียกว่าพัลซาร์เนื่องจากพวกมันปล่อยคลื่นพัลส์ปกติผ่านกลไกทางกายภาพที่แม่นยำซึ่งยังไม่เข้าใจทั้งหมดและค่อย ๆ ดูดพลังงานออกจากโมเมนตัมเชิงมุมของตัวเอง
ดาวนิวตรอนบางดวงไม่ปล่อยรังสีที่มองเห็นได้ นี่อาจเป็นเพราะคลื่นวิทยุถูกปล่อยออกจากเสาและขั้วของดาวนิวตรอนบางดวงไม่ได้หันหน้าเข้าหาโลก
X-ray pulsars ปล่อยรังสีเอกซ์มากกว่าคลื่นวิทยุและขับเคลื่อนด้วยสสารที่ไหลเข้าอย่างรุนแรงมากกว่าการหมุนของตัวเอง หากสสารเพียงพอตกอยู่ในดาวนิวตรอนมันอาจยุบลงในหลุมดำ
ดาวนิวตรอนที่มีความเข้มมากที่สุดคือดาวฤกษ์แม่ที่หมุนรอบตัวเร็วมาก หากดาวหมุนเร็วพอความเร็วในการหมุนจะจับคู่กับกระแสไหลเวียนภายในและสร้างไดนาโมตามธรรมชาติขึ้นมาสูบสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ที่ยุบตัวลงสู่ระดับมหาศาล ดาวฤกษ์นั้นเรียกว่าสนามแม่เหล็ก Magnetar มีสนามแม่เหล็กคล้ายกับดาวฤกษ์ล้านล้านดวงซึ่งมีค่าเป็นแม่เหล็กนีโอไดเมียที่มีกำลังสูงและซ้อนทับกันในจุดเดียวกัน
