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  在赫罗图上,红巨星是巨大的非主序星,光谱属于K或M型。所以被称为红巨星是因为看起来的颜色是红的,体积又很巨大的缘故。鲸鱼座的<unk>藁增二、金牛座的毕宿五、牧夫座的大角星等都是红巨星;而天蝎座的心宿二、猎户座的参宿四、盾牌座的盾牌座UY等则是红超巨星。  大部分的红巨星,其核心是未聚变的氦,能量由氦核外的氢燃烧包层提供,它们在图上构成了红巨星分支(RGB星)。另外一些,其核心是碳等更重的元素,外部是在燃烧的氦包层和氢包层,它们构成了图上水平的渐近巨星分支(AGB星)。在恒星大气中碳含量比氧含量还高的碳星中,AGB星的光谱类型一般属于C-N到C-R型。

  主序星阶段即将过去,恒星核心的氢枯竭了,核心失去了活力,在引力的驱使下收缩,而收缩使得外部的物质挤入空出来的空间,形成氢气层——这些氢仍然可以聚变。这时它可能经历赫氏空隙。  氦核被重力加热,氢气层收缩,氢的聚变加速,产生更多的能量,导致恒星比原来亮1,000～10,000倍,并且使体积膨胀。这时体积膨胀的程度超过发光能力的增加,因此表面的有效温度下降。表面温度的下降使得恒星的颜色倾向红色,因此称为红巨星。当恒星的核心持续收缩到足以点燃3氦过程的密度和温度条件,氦融合就会启动。  质量小于2.5倍太阳的恒星的氦核用电子简并压力对抗重力直至成为类似“白矮星”的简并态物质。氦聚变的点燃温度～1亿度,氦聚变的能量堵塞在简并态,触发了热失控的氦闪:大约在1分钟内,氦核的大部分都聚变为碳核(以及后续的氧核),并向外层传输出巨量的能量,导致恒星突然变亮了一会。氦闪后,核心不再产生能量,外层的氢在较浅的位置上以较复杂的方式继续聚变成氦。恒星核心再次缓慢积聚氦,较长的一段时间后,氦闪又在富含碳核氧核外的氦包层中发生。这时恒星就位于赫罗图上的渐近巨星分支,每次氦闪后,从一个红巨星分支进入另一个分支。  大于太阳质量2.57倍的恒星的核心更热,在成为白矮星密度的简并态前就点燃了氦聚变,平顺与持续地反应。当这类恒星初始的重元素含量较低(“贫金属”星)时,它们将进入水平分支——这些恒星在赫罗图上的位置是水平的分布。富含金属的恒星在这个阶段则群聚成赫罗图上的红群聚。  理论上,恒星光谱从A至K和部分较低质量的B型主序星会演化成为红巨星。较高质量的B型主序星与O型主序星会演化成为红超巨星。再高质量的恒星会演化成为蓝超巨星、高光度蓝变星或沃夫–瑞叶星。

  红矮星(<0.5个太阳质量)只有对流层,恒星处于完全对流状态,恒星的元素丰度基本各处相同。由于核心的温度本来就不是很高,而且质量太小,整个恒星无需过于收缩以顶住引力。所以这些恒星既使到了晚期氢丰度不是很高的情况下,也不能通过收缩让累积在核心的氦达到核聚变的温度,既使用尽了氢也不能成为红巨星。由于它们的主序星阶段生命远远长于我们宇宙的年龄,这类恒星的演化仅是理论上的,并无观测实例。 O、B型星(25个太阳质量以上)在主序星阶段位于赫罗图的左上角顶端,是蓝巨星甚至蓝超巨星,一直在赫罗图的最上方水平移动,氦融合开始后可能成为高光度蓝变星或沃尔夫-拉叶星,以II型或Ib、Ic型超新星爆发结束其短暂的生命。

  大约在50到75亿年后,太阳将成为红巨星,经过科学家们的计算,届时太阳将变得异常巨大,足以吞噬掉目前太阳系里,包括地球大概火星以内的内侧行星。然而,太阳的引力也会因为质量的减少而减弱,因此火星和所有的外行星,都会往外移。在这时候水星和金星都差不多一定会被太阳吞噬掉。地球的命运不是很清楚。要是没有潮汐力的话,那地球的轨道就会往外逃到差不多1.5天文单位。但近来研究发现因为地球和太阳有潮汐力,地球还是会被太阳的外气层吞噬掉。可是在此之前,当太阳的氢耗尽时,地球的生物圈将会被破坏,额外增加的太阳能也将造成地球海洋的蒸发。过30亿年以后,地球的表面将变得如同金星一般高热。再50亿年以后,地球的空气已经往外太空逸散掉了,最后地球变成焦黑的行星。
红巨星是巨星的一种,是恒星的一种演化阶段,质量约为0.5至8个太阳质量,质量不同,寿命不同,大概数百万年。