太阳半径的30,000至70,000分之一。因此，中子星的密度在每立方公分8×10克至2×10克间，此密度大约是原子核的密度。致密恆星的质量低于1.44倍太阳质量，则可能是白矮星，但质量大于奥本海默-沃尔可夫极限（3.2倍太阳质量）的恆星会继续发生引力坍缩，则无可避免的将产生黑洞。由于中子星保留母恆星大部分的角动量，但半径只是母恆星极微小的量，转动惯量的减少导致转速迅速的增加，产生非常高的自转速率，周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。中子星的高密度也使它有强大的表面重力，强度是地球的2×1