Detectarea stelelor cu neutroni necesită instrumente diferite de cele folosite pentru detectarea stelelor normale și au evitat astronomi mulți ani din cauza caracteristicilor lor particulare. O stea neutronică nu mai este tehnic deloc; este faza la care unele stele ajung la sfârșitul existenței lor. O stea normală arde prin combustibilul său de hidrogen pe parcursul vieții, până când hidrogenul este ars și forțele gravitației determină steaua să se contracte, forțând-o spre interior până când gazele de heliu trec prin aceeași fuziune nucleară pe care a făcut-o hidrogenul și stea erupe într-un uriaș roșu, o ultimă flacără înainte de prăbușirea sa finală. Dacă steaua este mare, va crea o supernova de material în expansiune, arzând toate rezervele sale într-un final spectaculos. Stelele mai mici sunt despărțite în nori de praf, dar dacă steaua este suficient de mare, greutatea sa va forța tot materialul rămas împreună sub o presiune enormă. Prea multă forță gravitațională, iar steaua implodează, devenind o gaură neagră, dar cu cantitatea corectă de gravitație, stelele rămân se vor contopi, formând o coajă de neutroni incredibil de densi. Aceste stele cu neutroni dau foarte rar lumină și sunt doar câțiva kilometri peste tot, ceea ce le face greu de văzut și dificil de detectat.
Stelele neutronice au două caracteristici primare pe care oamenii de știință le pot detecta. Primul este o neutronă forță gravitațională intensă. Ele pot fi uneori detectate de felul în care gravitația lor afectează obiecte mai vizibile din jurul lor. Trasând cu atenție interacțiunile gravitației dintre obiecte în spațiu, astronomii pot identifica locul unde se află o stea neutronă sau un fenomen similar. A doua metodă este prin detectarea pulsarelor. Pulsars sunt stele neutronice care se învârtesc, de obicei foarte rapid, ca urmare a presiunii gravitaționale care le-a creat. Gravitatea lor enormă și rotația rapidă îi determină să curgă energie electromagnetică de la ambii poli magnetici. Acești poli se învârt împreună cu steaua de neutroni și, dacă sunt orientați către Pământ, pot fi ridicați ca unde radio. Efectul este cel al pulsurilor de unde radio extrem de rapide, deoarece cei doi poli se întorc unul după altul pentru a face fața Pământului în timp ce steaua neutronului se învârte.
Alte stele cu neutroni produc radiații X atunci când materialele din interiorul lor se comprimă și se încălzesc până când steaua scoate razele X de la poli. Căutând impulsuri cu raze X, oamenii de știință pot găsi aceste pulsaere cu raze X și le pot adăuga pe lista de stele neutronice cunoscute.