Dentro de unos seis mil millones de años, el Sol se quedará sin combustible de hidrógeno. Este será un proceso muy gradual que durará miles de millones de años. A medida que el Sol quema su combustible de hidrógeno, su temperatura central aumentará y sus capas externas se expandirán, lo que provocará que el Sol se convierta en una estrella gigante roja. Durante su desarrollo hasta convertirse en una estrella gigante roja, se predice que el diámetro del Sol será aproximadamente 200 veces su diámetro actual y su brillo tal vez más de 1.000 veces su brillo actual.

La producción de energía del Sol en su núcleo central será mucho mayor que en la actualidad y perderá masa debido a un viento solar intensificado. La temperatura de su superficie debería descender debido a la expansión y el enfriamiento de sus capas exteriores, pero su luminosidad general será mayor que la actual. Cuando se convierta en una gigante roja, el Sol se extenderá mucho más allá de la órbita actual de la Tierra y podría engullirla.

Después de esto, la inestable capa exterior del Sol se desplazará hacia el espacio, formando una nebulosa planetaria, y el núcleo del Sol quedará expuesto. El núcleo, llamado enana blanca, está muy caliente pero es débil a medida que continúa enfriándose y atenuándose durante billones de años.