中子星是一种比白矮星密度更大的恒星，它的主要组成部分是中子以及少量的质子、电子。1932年发现中子后不久，天文学家朗道就提出可能存在由中子组成的致密星。1934年巴德和兹威基也分别提出了中子星的概念，并指出中子星可能产生于超新星爆发。1967年英国射电天文学家休伊什和贝尔等发现了脉冲星。不久，就确认脉冲星是快速自转的、有强磁场的中子星。
中子星的密度为10的11次方千克/立方厘米，也就是每立方厘米的质量有一亿吨！和白矮星的几十吨/立方厘米相比，后者似乎就根本不值一提了。事实上，中子星的质量在得惊人，半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。
同白矮星一样，中子星也是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。不同的是能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。根据科学家的计算，当老年恒星的质量大于十个太阳的质量时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于十个太阳的恒星通常只能变化为一颗白矮星。
在形成的过程中，中子星同白矮星是非常相似的。当恒星外壳向外膨胀时，它的核受反作用力而收缩。核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列复杂的物理变化，最后形成一颗中子星内核。而整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来结束自己的生命。这就是天文学中著名的“超新星爆发”。