Nötron yıldızlarını tespit etmek, normal yıldızları tespit etmek için kullanılanlardan farklı araçlar gerektirir ve kendilerine has özellikleri nedeniyle uzun yıllar astronomların gözünden kaçmıştır. Bir nötron yıldızı teknik olarak artık bir yıldızda değildir; bazı yıldızların varlıklarının sonunda geldikleri evredir. Normal bir yıldız, hidrojen yakılana ve yerçekimi kuvvetleri yıldızın büzülmesine neden olana kadar, ömrü boyunca hidrojen yakıtını yakar. helyum gazları, hidrojenin yaptığı aynı nükleer füzyondan geçene ve yıldız kırmızı bir dev haline gelene kadar, son çöküşünden önceki son bir parlama olana kadar. Yıldız büyükse, tek bir muhteşem finalde tüm rezervlerini yakan, genişleyen malzemeden bir süpernova yaratacaktır. Daha küçük yıldızlar toz bulutlarına bölünür, ancak yıldız yeterince büyükse, yerçekimi kalan tüm malzemesini muazzam bir basınç altında bir araya getirmeye zorlar. Çok fazla yerçekimi kuvveti ve yıldız patlar, bir kara delik olur, ancak doğru miktarda yerçekimi nedeniyle, yıldızın kalıntıları birleşerek inanılmaz derecede yoğun bir kabuk oluşturacak. nötronlar. Bu nötron yıldızları nadiren ışık verirler ve yalnızca birkaç mil ötededirler, bu da onları görmelerini ve tespit edilmelerini zorlaştırır.
Nötron yıldızlarının bilim adamlarının tespit edebileceği iki temel özelliği vardır. Birincisi, bir nötron yıldızının yoğun yerçekimi kuvvetidir. Bazen yerçekimlerinin etraflarındaki daha görünür nesneleri nasıl etkilediği ile tespit edilebilirler. Gökbilimciler, uzaydaki nesneler arasındaki yerçekimi etkileşimlerini dikkatlice çizerek, bir nötron yıldızının veya benzer bir fenomenin bulunduğu yeri tam olarak belirleyebilirler. İkinci yöntem, pulsarların tespitidir. Pulsarlar, kendilerini oluşturan yerçekimi basıncının bir sonucu olarak genellikle çok hızlı dönen nötron yıldızlarıdır. Muazzam yerçekimleri ve hızlı dönüşleri, her iki manyetik kutbundan da elektromanyetik enerji yaymalarına neden olur. Bu kutuplar nötron yıldızı ile birlikte döner ve eğer Dünya'ya dönüklerse radyo dalgaları olarak alınabilirler. Etki, nötron yıldızı dönerken iki kutup birbiri ardına Dünya'ya dönerken aşırı hızlı radyo dalgası darbeleridir.
Diğer nötron yıldızları, içlerindeki malzemeler sıkıştırıldığında ve yıldız kutuplarından X-ışınları fırlatana kadar ısındığında X radyasyonu üretir. Bilim adamları, X-ışını darbelerini arayarak bu X-ışını pulsarlarını da bulabilir ve bunları bilinen nötron yıldızları listesine ekleyebilirler.