Nøytronstjernene har fått sitt navn etter at gravitasjonen er så sterk at atomene i stjernens indre kollapser, noe som gjør at protonene og elektronene synker sammen og danner nøytroner. Nøytronene ligger så tett sammenpakket at materien ikke lengre har en fast form, men har gått over i en ny aggregattilstand kalt degenerert materie. Stjernens indre omgis av et skall, drøyt 1 km tykt, som består av fast materie – sannsynligvis jern. Skallet er ekstremt hardt, og på grunn av den enorme gravitasjonen er det også svært jevnt (med maksimale ujevnheter på ca. 5 mm).