I stjernens indre foregår det nå en sjiktet forbrenning. I den ytre delen av kjernen foregår det en fusjon fra hydrogen til helium. Restproduktet helium synker til et sjikt under hydrogensjiktet hvor det fusjonerer til karbon, oksygen og neon som akkumuleres i stjernens sentrum. Til tross for at energiproduksjonen øker vil stjernens overflatetemperatur avta på grunn av den økte størrelsen. Stjernen forflytter seg til høyre i HR-diagrammet til spektralklasse K og M. Den røde kjempen vil miste størstedelen av hydrogenatmosfæren, ca. 40 % av massen, i kraftige masseutbrudd. Når kjempen til slutt har forbrent alt helium blåser den bort den siste delen av hydrogenatmosfæren og slokner. Tilbake etter den røde kjempen blir en ekspanderende gassky, en planetarisk tåke, med en hvit dverg på størrelse med en planet i sentrum. Dvergstjernen avkjøles sakte siden den ikke har noen energiproduksjon og blir til slutt en sort dverg.