O stea neutronică este o rămășiță stelară – un obiect super-comprimat rămas atunci când stelele cu o masă între 1.4 și aproximativ 3 ori masa Soarelui nostru își epuizează combustibilul nuclear și se prăbușesc în interior. Rezultatul este o sferă condensată de materie de aproximativ 20 km (12 mile) diametru, cu un câmp gravitațional de aproximativ 2 x 10^11 ori mai puternic decât cel al Pământului.
Densitatea unei stele neutronice este atât de mare încât protonii și electronii care formează atomii fuzionează pentru a forma neutroni neutri din punct de vedere electric, particulele primare care formează steaua neutronică. Deoarece sunt neutre din punct de vedere electric, astfel de particule pot fi împachetate foarte strâns, rezultând un obiect ceresc cu o densitate similară cu cea a nucleului atomic.
Steaua neutronică este un obiect astronomic exotic a cărui existență a fost prezisă de teorie cu 35 de ani înainte ca unul să fie de fapt descoperit în 1968. Viteza de evacuare a unei stele neutronice este de aproximativ jumătate din viteza luminii. Cei mai înalți „munti” de pe o astfel de stea măsoară în milimetri (fracții de inch) mai degrabă decât în kilometri (picioare). Deoarece viteza de rotație a stelei se accelerează pe măsură ce se prăbușește, pot fi atinse rate extraordinare de viteză unghiulară, de ordinul a 30,000 km/sec (18,640 mi/sec), sau o rotație la fiecare milisecundă sau două. Când aceste stele care se rotesc rapid emit radiații electromagnetice care pot fi detectate pe Pământ, ele sunt recepționate în impulsuri continue, determinând titlul „pulsar”.
Formată din miezul sorilor expirați, steaua neutronică găzduiește forme exotice de materie care nu se găsesc nicăieri în univers: nuclee compuse din cantități uriașe de neutroni fără electroni în orbită, neutroni liberi care plutesc într-o supă superdensă de „neutroniu” și, posibil forme exotice ale materiei precum pionii sau kaonii. Acestea sunt particule compuse din configurații sau tipuri neobișnuite de quarci, constituenții particulelor subatomice. Deoarece formele atomice convenționale ale materiei ar fi rupte în bucăți de imensa gravitație și presiunea unei stele neutronice, s-ar putea să nu putem efectua niciodată experimente sau observații pe astfel de obiecte în mod direct. Principalele tipuri de stele neutronice includ explozia de raze X, pulsarul și magnetarul.