Il rilevamento delle stelle di neutroni richiede strumenti diversi da quelli utilizzati per rilevare le stelle normali, e per molti anni sono sfuggiti agli astronomi a causa delle loro caratteristiche peculiari. Una stella di neutroni tecnicamente non è più affatto una stella; è la fase che alcune stelle raggiungono alla fine della loro esistenza. Una stella normale brucia il suo combustibile a idrogeno nel corso della sua vita finché l'idrogeno non viene bruciato e le forze di gravità fanno contrarre la stella, costringendo è verso l'interno fino a quando i gas di elio passano attraverso la stessa fusione nucleare che ha fatto l'idrogeno, e la stella erutta in una gigante rossa, un ultimo bagliore prima del suo collasso finale. Se la stella è grande, creerà una supernova di materiale in espansione, bruciando tutte le sue riserve in uno spettacolare finale. Le stelle più piccole vengono divise in nubi di polvere, ma se la stella è abbastanza grande, la sua gravità costringerà tutto il materiale rimanente insieme a un'enorme pressione. Troppa forza gravitazionale, e la stella implode, diventando un buco nero, ma con la giusta quantità di gravità i resti della stella si fonderanno insieme, formando un guscio di incredibilmente denso neutroni. Queste stelle di neutroni raramente emettono luce e sono larghe solo diverse miglia, il che le rende difficili da vedere e da rilevare.
Le stelle di neutroni hanno due caratteristiche principali che gli scienziati possono rilevare. Il primo è l'intensa forza gravitazionale di una stella di neutroni. A volte possono essere rilevati dal modo in cui la loro gravità influisce sugli oggetti più visibili intorno a loro. Tracciando accuratamente le interazioni della gravità tra gli oggetti nello spazio, gli astronomi possono individuare il luogo in cui si trova una stella di neutroni o un fenomeno simile. Il secondo metodo è attraverso il rilevamento di pulsar. Le pulsar sono stelle di neutroni che ruotano, di solito molto velocemente, a causa della pressione gravitazionale che le ha create. La loro enorme gravità e la rapida rotazione fanno sì che emettano energia elettromagnetica da entrambi i loro poli magnetici. Questi poli ruotano insieme alla stella di neutroni e, se sono rivolti verso la Terra, possono essere captati come onde radio. L'effetto è quello di impulsi di onde radio estremamente rapidi mentre i due poli ruotano uno dopo l'altro verso la Terra mentre la stella di neutroni ruota.
Altre stelle di neutroni producono radiazioni X quando i materiali al loro interno si comprimono e si riscaldano finché la stella non emette raggi X dai suoi poli. Cercando gli impulsi a raggi X, gli scienziati possono trovare anche queste pulsar a raggi X e aggiungerle all'elenco delle stelle di neutroni conosciute.
