Откривање неутронских звезда захтева инструменте који се разликују од оних који се користе за откривање нормалних звезда, а астрономима су дуги низ година измакли због њихових необичних карактеристика. Неутронска звезда технички више уопште није код звезде; то је фаза коју неке звезде достижу на крају свог постојања. Нормална звезда гори своје водонично гориво током свог живота све док водоник не сагори и силе гравитације доводе до тога да се звезда скупља, присиљавајући унутра, све док гасови хелијума не прођу кроз исту нуклеарну фузију као што је то урадио водоник, и звезда еруптира у црвени гигант, последњи бљесак пре коначног колапса. Ако је звезда велика, створиће супернову од материјала који се шири, сагоревајући све своје резерве у једном спектакуларном финалу. Мање звезде се растављају на облаке прашине, али ако је звезда довољно велика, њена гравитација ће присилити сав њен преостали материјал под огромним притиском. Превише гравитационе силе, а звезда имплодира, постајући црна рупа, али са правом количином гравитације остаци звезде ће се уместо тога стопити, формирајући невероватно густу шкољку неутронима. Ове неутронске звезде ретко дају било какву светлост, а прелазе их само неколико миља, чинећи их тешко видљивим и тешко их је открити.
Неутронске звезде имају две примарне карактеристике које научници могу да открију. Прва је интензивна гравитациона сила неутронске звезде. Понекад их могу открити како њихова гравитација утиче на видљивије предмете око њих. Пажљивим зацртавањем интеракције гравитације између објеката у свемиру, астрономи могу одредити место где се налази неутронска звезда или слична појава. Друга метода је откривање пулсара. Пулсари су неутронске звезде које се врте, обично врло брзо, као резултат гравитационог притиска који их је створио. Њихова огромна гравитација и брза ротација доводе до тога да истискују електромагнетну енергију са оба магнетна пола. Ови полови се врте заједно са неутронском звездом и ако су окренути према Земљи, могу се покупити као радио таласи. Ефекат је ефекта изузетно брзих импулса радио таласа док се два пола окрећу један за другим окренути ка Земљи док се неутронска звезда окреће.
Друге неутронске звезде производе Кс зрачење када се материјали у њима компресују и загревају док звезда не испуца рендгенске зраке са својих полова. Тражењем рендгенских импулса, научници могу да пронађу и ове рендгенске пулсаре и додају их на листу познатих неутронских звезда.