恒星在发光几亿到几十年后，中心内部的氢含量将消耗殆尽，由于热核反应的能量供应不足，恒星整体开始收缩，收缩使温度增高，紧贴在核心外面的薄层开始氢聚变为氦的热核反应，这时外层温度增高，体积逐渐变大，膨胀时，恒星的最外层变冷，并发出红光，最后生成“红巨星”。
当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段，步入老年期时，它将首先变为一颗红巨星。
之所以称它为“巨星”，是因为它的体积巨大。在巨星阶段，恒星的体积将膨胀到10亿倍之多。
称它为“红”巨星，是因为在这恒星迅速膨胀的同时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大，它的光度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最亮的星中，许多都是红巨星。
红巨星
我们来较详细地看看红巨星的形成。我们已经知道，恒星依靠其内部的热核聚变而熊熊燃烧着。核聚变的结果，是把每4个氢原子核结合成1个氦原子核，并释放出大量的原子能，形成辐射压。
处于主星序阶段的恒星，核聚变主要在它的中心（核心）部分发生。辐射压与它自身收缩的引力相平衡。
氢的燃烧消耗极快，中心形成氦核并且不断增大。当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后，氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡，星体中心区就要被压缩，温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度，热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大，氢燃烧层也跟着向外扩展，使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。转化期间，氢燃烧层产生的能量可能比主序星时期还要多，但星体表面温度不仅不升高反而会下降。其原因在于：外层膨胀后受到的内聚引力减小，即使温度降低，其膨胀压力仍然可抗衡或超过引力，此时星体半径和表面积增大的程度超过产能率的增长，因此总光度虽可能增长，表面温度却会下降。质量高于4倍太阳质量的大恒星在氦核外重新引发氢聚变时，核外放出来的能量未明显增加，但半径却增大了好多倍，因此表面温度由几万开降到三四千开尔文，成为红超巨星恒星演变到主序星阶段末期时，除了外壳部分，它内部的氢基本上已经转化成氦而使热核反应停止。这时，恒星的中心部分就会在引力的作用下发生收缩，并且释放出巨大的能量，从而使外壳急剧膨胀，整个恒星便像气球一样被吹大了。外壳的膨胀使恒星的表面积增大，表面温度降低，而总发光量增加。这样，它就变成了一颗亮度大温度低的红红巨星核聚变巨星。
在红巨星的内部，虽然氢已经基本耗尽，但由于内部收缩使温度升得更高了，于是又开始了氦聚合反应，它内部便又开始燃烧起来，并且能维持很长的时间。像太阳这样的恒星，在红巨星这个阶段大约能停留10亿年。
红巨星一旦形成，就朝恒星的下一阶段——白矮星进发。当外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过1亿度，点燃氦聚变。最后的结局将在中心形成一颗白矮星。
核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。
相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。
目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想能量被人类有效利用，必须能够合理地控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变，但是现在看来还有很长的路要走。
1楼昵称：开心果
太阳会演变成红巨星吗？
2楼昵称：妞妞
当然会的了啦，等到太阳变成红巨星那时，大概要40亿年吧……在红巨星的内部，虽然氢已经基本耗尽，但由于内部收缩使温度升得更高了，于是又开始了氦聚合反应，它内部便又开始燃烧起来，并且能维持很长的时间。像太阳这样的恒星，在红巨星这个阶段大约能停留10亿年。
3楼昵称：豆豆
红巨星的体积是多少？
4楼昵称：草根
红巨星的体积很大，它的半径一般比太阳大100倍，红超巨星参宿器的半径约为太阳的900倍，比火星绕日轨道半径大得多。食双星仙王座W（英语字母）中的红超巨星半径约为太阳半径的1600倍，比木星绕日轨道半径还大。
造父变星是一种周期性脉动的变星，仙王座δ是这类变星中第一颗被认出的，由于它的中文名是造父，因此这类变星得名“造父变星”。在我国还流传着一个有关造父学御车的故事。
造父是古代的驾车能手，他在刚开始向泰豆氏学习驾车时，对老师十分谦恭有礼貌。可是3年过去了，泰豆氏却连什么技术也没教给他，造父仍然执弟子礼，丝毫不怠。这时，泰豆氏才对造父说：“古诗中说过：擅长造弓的巧匠，一定要先学会编织簸箕；擅长冶金炼铁的能人，一定要先学会缝制皮袄。你要学驾车的技术，首先要跟我学快步走。如果你走路能像我这样快了，你才可以手执6根缰绳、驾驭6匹马拉的大车。”
造父赶紧说：“我保证一切按老师的教导去做。”
泰豆氏在地上竖起了一根根的木桩，铺成了一条窄窄的仅可立足的道路。老师首先踩在这些木桩上，来回疾走，快步如飞，从不失足跌下。造父照着老师的示范去刻苦练习，仅用了3天时间，就掌握了快步走的全部技巧要领。
泰豆氏检查了造父的学习成绩后，不禁赞叹道：“你是多么机敏灵活啊，竟能这样快地掌握快行技巧！凡是想学习驾车的人都应当像你这样。从前你走路是得力于脚，同时受着心的支配；现在你要用这个原理去驾车，为了使6匹马走得整齐划一，就必须掌握好缰绳和嚼口，使马走得缓急适度，互相配合，恰到好处。你只有在内心真正领会和掌握了这个原理，同时通过调试适应了马的脾性，才能做到在驾车时进退合乎标准，转弯合乎规矩，即使跑很远的路也尚有余力。真正掌握了驾车技术的人，应当是双手熟练地握紧缰绳，全靠心的指挥，上路后既不用眼睛看，也不用鞭子赶；内心悠闲放松，身体端坐正直，6根缰绳不乱，24只马蹄落地不差分毫，进退旋转样样合于节拍，如果驾车达到了这样的境界，车道的宽窄只要能容下车轮和马蹄也就够了，无论道路险峻与平坦，对驾车人来说已经没有什么区别了。这些，就是我的全部驾车技术，你可要好好地记住它！”