Neutronitähti on
painovoiman vaikutuksesta kokoon luhistunut
tähti, joka koostuu pääasiassa
neutroneista. Neutronitähtien läpimitta on yleensä muutamien kymmenien kilometrien luokkaa ja massan
alaraja 1,4
Auringon massaa. Mikäli massa on tätä pienempi, tähdestä tulee
valkoinen kääpiö. Massan ylärajaa ei tiedetä kovin tarkkaan, mutta sen on oltava 2–3 Auringon massaa. Jos massa olisi tätä suurempi, tähti luhistuisi
mustaksi aukoksi, mutta saattaa myös luhistua
kvarkkitähdeksi, mikä on kuitenkin epävarmaa. Neutronitähden sisältämä aine on äärimmäisen tiheää: Nuppineulan pään kokoinen kappale neutronitähteä painaisi miljoona tonnia. Neutronitähden tiheys selittää sen suuren painovoiman, joka on 2×10
11 – 3×10
12 suurempi kuin
Maan, mikä selittää neutronitähden suuren
pakonopeuden, joka on noin 150 000 kilometriä sekunnissa.