一種極其緻密的星體
中子星是一種極其緻密的星體，它們的密度比地球上任何物質都要大很多倍。中子星的形成是恆星演化到末期的一種結果，當恆星通過超新星爆炸耗盡核心的氫、氦、碳等元素，並且轉變成鐵元素時，它們無法再從核聚變中獲得能量。這時，恆星的外圍物質在重力作用下急速向核心墜落，可能導致外殼的動能轉化為熱能，從而產生超新星爆炸。根據恆星質量的不同，恆星的內部區域可能被壓縮成白矮星、中子星甚至黑洞。
在中子星的形成過程中，恆星遭受劇烈的壓縮，導致其組成物質中的電子併入質子轉化成中子。由於這種轉變，中子星的直徑通常只有十餘公里，但上面的物質密度極高，一立方厘米的物質可能重達十億噸。中子星的旋轉速度非常快，而且由於其磁軸和自轉軸並不重合，磁場旋轉時產生的無線電波等各種輻射可能會以一明一滅的方式傳播到地球，這種現象使得中子星也被稱為脈衝星。
中子星的平均密度在3.7×10^11至5.9×10^11千克每立方厘米之間，質量與太陽質量在一個量級，即2×10^30千克。如果中子星的半徑大約是10千米，那麼它的體積大約是10^18立方厘米，這樣，這顆中子星的密度正好就是中子物質的密度。因此，中子星的半徑大約是10千米。除了密度非常大之外，中子星還具有許多其他特性，如自轉速度非常快（差不多一秒一千次），磁場非常強（一些中子星的磁場強度是地球的一千萬億倍），表面溫度也非常高（可達到1000萬攝氏度），這個溫度是太陽表面溫度的1000倍。