در صورتی که جرم هسته‌ی ستاره در مرکز ابرنواختر، بین ۱/۴ تا ۳ برابر جرم خورشید باشد، رمبش (فروریزش ناشی از گرانش یا درون پاشی) ستاره تا جایی ادامه می‌یابد که الکترون‌ها و پروتون‌ها با یکدیگر ادغام شده و نوترون‌ها را تشکیل دهند.
در این حالت یک ستاره‌ی نوترونی تشکیل می‌شود.
ستاره‌های نوترونی به شدت چگال هستند، درست همانند چگالی بالای هسته‌ی اتم. چگالی یک ستاره‌ی نوترونی چنان بالاست که یک حبه‌ی قند از ستاره‌ی نوترونی، وزنی معادل یک میلیارد تن (تقریبا معادل وزن کوه اورست) دارد. با توجه به اینکه در ستاره‌ی نوترونی، جرم بالایی در فضای کوچکی متمرکز شده است، گرانش در سطح یک ستاره‌ی نوترونی بسیار شدید است. همچنین مشابه کوتوله‌های سفید، در صورتی که ستاره‌ی نوترونی در یک سیستم دو یا چندتایی از ستاره‌ها قرار داشته باشد، می‌تواند گاز لایه‌ی بیرون ستاره‌ی همراه را به سمت خود جذب کند.
کاوشگر زمان سنج پرتو ایکس رُسی (Rossi X-ray Timing Explorer یا RXTE) که در سال ۱۹۹۵ و با هدف رصد پرتو ایکس حاصل از سیاه‌چاله‌ها، ستاره‌های نوترونی، تپ اختر پرتوایکس و فوران گر پرتوایکس پرتاب شد، توانسته است که پرتو ایکس حاصل از چرخش گاز اطراف ستاره‌ی نوترونی را رصد کند.
ستاره‌های نوترونی همچنین دارای میدان مغناطیسی بسیار قدرتمندی هستند که می‌توانند به ذرات اتمی اطراف قطب‌های خود، شتاب داده و تشعشعات قدرتمندی منتشر کنند. هنگامی که ستاره به دور خود می‌چرخد، این امواج همانند نور یک فانوس دریایی به صورت دوره‌ای به سمت ما نشانه می‌رود. در این حالت ما این امواج را به صورت پالس‌هایی منظم مشاهده می‌کنیم. به چنین ستاره‌ی نوترونی که پالس‌های منظم امواج منتشر می‌کند، اصطلاح تپ اختر اطلاق می‌شود که در سال ۱۹۶۷ توسط ژوسلین بل بورنل و آنتونی هویش کشف شد.