在二十世紀，人們對於宇宙的探索才開始不久，這個時候的人們因為有了伽利略望遠鏡的幫助，從而觀察到在這之前的前輩們無法看到的宇宙的景象。同樣也是在這個時代，愛因斯坦與普朗克等科學家建立了現代物理學量子力學的基礎，對後世的科學家們在研究物理學以及天文學上發揮了重大的影響。
在二十世紀六十年代，產生了天文學歷史上的「四大發現」，在這其中就有中子星的身影。當然最初發現的並不是我們現在所說的中子星，而是叫脈衝星，這是一種具有不斷發射電磁波脈衝信號的一種中子星，並且在後來科學家們的研究中，證明了它就是一種可以告訴旋轉的中子星。由於它的發現使得天文學家們在研究恆星的演變上具有了重要的方向。
這種星體具有非常巨大的密度，平均每立方釐米就有十噸的重量。也就是說只要有一個雞蛋大小的中子星就會有地球上一座大山的重量。初次之外，這種星體還會散發出十分驚人的能量輻射，足足達到了太陽輻射的幾百萬倍。
那為什麼說這種星體的發現對於科學家研究恆星的演變具有重要的意義呢？答案很簡單，因為它就是有恆星轉變得來的。根據研究，當一個恆星的質量達到太陽質量的8倍以上，那麼在這個恆星死亡後就會爆發超新星爆炸。這是由於恆星在燃燒完自己的「燃料」的時候，由於沒有條件將原子反應繼續進行下去，從而導致星體中沒有一個向外的力來平衡來自星球中心的引力，於是星球就開始坍塌。
原有的原子就會因為抵擋不了強大的引力，從而發生破碎，釋放出更加細小的中子和質子，而中子產生的中子簡併力可以與來自星球內部的引力達到平衡，因此粒子就不用繼續破碎下去，從而以中子的形態存在於宇宙空間中。而由於中子星的內部全部是體積十分細小的中子粒子，所以它的密度就會非常大，一般而言可以達到每立方釐米8到20億的重量，相當於一勺的中子星就會比航母還要重！
其次，由於密度太大，中子星也會散發大量的輻射，據科學家估計已經超過了太陽輻射的幾百萬被！根據科學家通過們計算後發現，如果將它一秒鐘散發的能量總數轉換成地球用電消耗的能量，那麼它將可以提供地球使用幾十億年！因此中子星的溫度非常高，表面就超過一千萬攝氏度，內部更是具有60億攝氏度的高溫！
前文也說到了，在8倍以上的恆星才有可能形成中子星，那麼超過這個質量非常多會怎樣？在科學家的解釋中，當恆星的質量進一步加大，以至於中子都不能平衡來自星球的引力的時候，中子粒子就會再次破碎，形成更加細小的基本粒子，當破碎到極致的時候就會形成宇宙中最恐怖的天體——黑洞。而在黑洞與中子星之間科學家認為還會存在一個中間的過渡星體——夸克星，只不過一直以來，科學家並沒有找到這種星體，這種星體也一直存在於理論當中。