恒星诞生后，接下来如何演化则取决于质量的大小。如果质量与太阳相近，就能持续发光约100亿年，然后体积逐渐膨胀变成红巨星，最后再演化成白矮星。如果质量比太阳大很多，持续发光的时间就会比太阳短得多，大爆炸时释放出大量能量，亮度突然增强，称为超新星。爆炸后的残骸最终坍缩成体积小密度高的中子星，甚至进一步坍缩成黑洞。
超新星
质量最重的恒星以惊人的爆炸结束生命，称为超新星，至今人们仍然可以看见数百年或数千年前爆炸碎裂的恒星残骸余烬。然而超新星十分罕见，估计在银河系可能每个世纪只会发生两颗或三颗，而且大部分被星际微尘所遮蔽。直到今天，天文学家仍然不能预期恒星何时爆发，所以超新星都只是偶然发现的。
黑洞
当超新星爆炸时，恒星核心通常会坍塌变成中子星。但当坍塌的核心质量超过太阳质量的3倍，连紧密堆叠的中子也无法承受重力时，恒星便完全崩塌而变成黑洞。黑洞非常巨大，它们的质量超过3个太阳质量。黑洞强大的重力将恒星相伴的气体流高速地拖曳离开，气体受黑洞拉引在其周围形成漩涡，摩擦又使得旋转的气体因热而发亮(最热的部分可达1亿摄氏度)并发射X光。隐身在星系中心的超大质量黑洞并不是由超新星爆炸产生，而是由原本在星系中的巨大气体云坍塌形成的，这些黑洞的质量甚至是太阳质量的数百万或数亿倍。