成为氢燃烧壳层。除造成这种变化外，恆星外面的包层也将扩张并造成温度的下降，将转变成为红巨星。此时，恆星终止在主序带上的演化，并且进入巨星分支。恆星演化的路径在赫罗图上横越，往主序带的右上角移动，被称为演化的轨迹。红巨星的氦核继续坍缩直到它完全受到电子简併压力－一种量子力学的效应，限制物质可以被压缩的紧密程度－的支撑。对超过0.5太阳质量的恆星，核心可以达到够高的温度，经由3氦过程将氦燃烧成碳。质量在5至7.5太阳质量的恆星可已经由核融合产生原子量更高的元素。10太阳质量或更重的恆星，这个过程会使核心越来