当主序星中心区的氢燃烧完毕时，热核反应的速率立即剧减，中心区的引力与辐射压的平衡被打破，引力占据了上风。这时中心核开始收缩，并逐渐变热、变稠密，同时外层得到核心收缩释放的能量剧烈膨胀，变成了红巨星。1：质量小的恒星（小于0.5倍太阳质量）会耗尽燃料形成红矮星，在核心的反应终止之后，红矮星逐渐暗淡下去。2：质量中等的恒星（0.5到3.4倍太阳质量）会外壳向外膨胀，核心向内压缩变成红巨星，它把外层抛射出去形成行星状星云，中心留下的核心逐渐冷却，成为白矮星，最后渐渐失去光亮，变成一颗黑矮星。3：质量大的恒星（大于3.4倍太阳质量）会外壳膨胀，核心被引力压缩，成为红超巨星，接着发生超新星爆发，核心灾难性的大坍缩，外壳物质被抛向四面八方，核心最终形成致密星。(1)坍缩的核心质量大于1.44倍太阳质量，小于3.2倍太阳质量的恒星演化成中子星；(2)坍缩的核心质量超过3.2倍太阳倍质量恒星无限坍缩下去演化成黑洞。