严格来说，中子星是恒星的一个发展阶段。恒星的形成与自身引力密切相关，恒星内核的质量和密度由于其内部物质的逐渐压缩而不断上升，因此可以捕获大量的星际气体，形成类似星云的存在。最后在引力的作用下，这些星云会逐渐相互凝聚，形成一个球状物体，这就是恒星的前身。在巨大的能量压缩下，恒星内部经常发生核聚变反应，向外部辐射出大量的热能和光能。这个过程非常激烈，但大多数恒星经过一段时间的动荡后会稳定自己的状态，形成固定天体。

恒星运行的基本燃料是其内部的化学元素，这些元素并非取之不尽用之不竭。在转换过程中，恒星会消耗掉这部分能量，从而缩短寿命。当能量消耗达到一个极值时，恒星的能量相互作用就会处于不平衡状态，导致进一步压缩。作为物质的基本单位，原子内部存在两种物质:原子核和核外电子。虽然原子本身的尺寸极小，但是原子核和原子核外的电子之间还是有相对距离的。中子星产生后，强大的压力会缩小原子核内部电子活动的范围，逐渐缩短原子核之间的距离，从而提高物质的单位密度和质量。
很多人可能对中子星的高密度没有直观的概念。让我们用数据来展示中子星恐怖的密度属性。以我们日常生活中随处可见的水为例:一立方厘米的水只有一克左右的重量，所以它的密度和质量自然可以被我们人类忽略。
但在同样的体积下，中子星的密度可以是高泉的80万亿倍。也就是说，一颗立方厘米的中子星至少有8000万吨重，而这还只是这颗中子星没有被完全压缩的数值。如果中子星被完全压缩，其每立方厘米的重量甚至可以达到20亿吨...很难想象中子星在这立方厘米的空间里实际压缩了多少物质。