Materia degenerată este o formă bizară de materie exotică creată în nucleele stelelor masive, unde atomii sau chiar particulele subatomice sunt împachetate atât de strâns încât sursa primară de presiune nu mai este termică, ci cuantică – dictată de limitările stabilite de principiul excluderii Pauli, care afirmă că două particule nu pot ocupa aceeași stare cuantică. De asemenea, în anumite circumstanțe, este util să se trateze electronii de conducție din metale ca materie degenerată, din cauza densității lor mari. Materia degenerată, în special hidrogenul metalic, a fost creată anterior într-un laborator, utilizând presiuni de peste un milion de atmosfere (>100 GPa).
Materia degenerată este unică prin faptul că presiunea sa este dictată doar parțial de temperatură, iar presiunea ar rămâne de fapt chiar dacă temperatura materiei ar scădea la zero absolut. Acesta este destul de diferit de gazele ideale despre care învățăm la ora de fizică, unde temperatura și presiunea/volumul sunt strâns legate.
În ordinea creșterii densității, formele comune de materie degenerată includ hidrogenul metalic, prezent în cantități mari în nucleul planetelor masive precum Jupiter și Saturn; materia pitică albă, găsită la piticele albe, care va deveni într-o bună zi Soarele nostru; neutroniul, găsit în stelele neutronice, punctul final al evoluției stelare pentru stelele de la 1.35 la aproximativ 2.1 mase solare; chestiune ciudată; sau materie de cuarcuri, de asemenea, postulată că există în stelele foarte masive.
La piticele albe, materialul este denumit materie electron-degenerată, deoarece nu există suficientă energie pentru a prăbuși electronii în nuclee atomice și a produce neutroniu. În stelele cu neutroni, materialul se numește materie degenerată prin neutroni, deoarece presiunea este atât de mare încât electronii fuzionează cu protoni pentru a crea o materie care nu constă decât din neutroni. În condiții normale, neutronii liberi degenerează într-un proton și un electron în aproximativ 15 minute, dar sub presiunea uriașă a unei stele neutronice, materia numai cu neutroni este stabilă.
Cea mai extremă formă de materie degenerată, materia ciudată, se crede că există în stelele cuarci, stele cu o masă undeva între stelele neutronice și găurile negre, în care cuarcii constituenți ai neutronilor se decuplă și se creează o supă de cuarci. Stelele Quark sunt un posibil candidat pentru materia întunecată misterioasă care alcătuiește cea mai mare parte a masei galaxiilor observate.