La detección de estrellas de neutrones requiere instrumentos que son diferentes a los utilizados para detectar estrellas normales, y eludieron a los astrónomos durante muchos años debido a sus características peculiares. Técnicamente, una estrella de neutrones ya no está en una estrella; Es la fase que algunas estrellas alcanzan al final de su existencia. Una estrella normal se quema a través de su combustible de hidrógeno a lo largo de su vida hasta que el hidrógeno se quema y las fuerzas de gravedad hacen que la estrella se contraiga, forzándola hacia adentro hasta que los gases de helio pasen por la misma fusión nuclear que el hidrógeno, y la estrella estalla en un gigante rojo, una última llamarada antes de su colapso final. Si la estrella es grande, creará una supernova de material en expansión, quemando todas sus reservas en un final espectacular. Las estrellas más pequeñas se dividen en nubes de polvo, pero si la estrella es lo suficientemente grande, su gravedad forzará todo su material restante bajo una enorme presión. Demasiada fuerza gravitacional, y la estrella implosiona, convirtiéndose en un agujero negro, pero con la cantidad correcta de gravedad, las estrellas permanecen fusionadas, formando una capa de neutrones increíblemente densos. Estas estrellas de neutrones rara vez emiten luz y solo tienen varios kilómetros de diámetro, lo que las hace difíciles de ver y de detectar.
Las estrellas de neutrones tienen dos características principales que los científicos pueden detectar. El primero es una estrella de neutrones intensa fuerza gravitacional. A veces pueden detectarse por cómo su gravedad afecta a los objetos más visibles a su alrededor. Al trazar cuidadosamente las interacciones de la gravedad entre los objetos en el espacio, los astrónomos pueden determinar el lugar donde se encuentra una estrella de neutrones o un fenómeno similar. El segundo método es a través de la detección de púlsares. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran, generalmente muy rápido, como resultado de la presión gravitacional que los creó. Su enorme gravedad y su rápida rotación hacen que emitan energía electromagnética desde sus dos polos magnéticos. Estos polos giran junto con la estrella de neutrones, y si se enfrentan a la Tierra, pueden ser recogidos como ondas de radio. El efecto es el de los pulsos de onda de radio extremadamente rápidos cuando los dos polos giran uno tras otro para enfrentar la Tierra mientras la estrella de neutrones gira.
Otras estrellas de neutrones producen radiación X cuando los materiales dentro de ellas se comprimen y calientan hasta que la estrella dispara rayos X desde sus polos. Al buscar pulsos de rayos X, los científicos también pueden encontrar estos púlsares de rayos X y agregarlos a la lista de estrellas de neutrones conocidas.