Для виявлення нейтронних зірок потрібні прилади, які відрізняються від тих, що використовуються для виявлення нормальних зірок, і вони довгі роки уникали астрономів через їх особливі характеристики. Нейтронна зірка технічно більше не є у зірки; це фаза, яку деякі зірки досягають наприкінці свого існування. Нормальна зірка згоряє через своє водневе паливо протягом свого життя, поки водень не згорить і сили тяжіння не змусять зірку стискатися, змушуючи вона всередину, поки гелієві гази не пройдуть той самий ядерний синтез, що і водень, і зірка не вивергнеться в червоний гігант - останнє спалах до остаточного колапсу. Якщо зірка велика, вона створить наднову з розширюваного матеріалу, спалюючи всі свої запаси в одному вражаючому фіналі. Менші зірки розбиваються на пилові хмари, але якщо зірка досить велика, її гравітація змусить весь її матеріал, що залишився, під величезним тиском. Занадто велика гравітаційна сила, і зірка вибухає, стаючи чорною дірою, але з потрібною кількістю залишки зірки внаслідок сили тяжіння натомість злиються, утворюючи неймовірно щільну оболонку нейтрони. Ці нейтронні зірки рідко випромінюють будь-яке світло, а їх довжина сягає лише декілька миль, що робить їх важко побачити та важко виявити.
Нейтронні зірки мають дві основні характеристики, які вчені можуть виявити. Перший - це інтенсивна гравітаційна сила нейтронної зірки. Іноді їх можна виявити за тим, як їхня сила тяжіння впливає на більш видимі об’єкти навколо них. Ретельно намічаючи взаємодію гравітації між об’єктами в космосі, астрономи можуть точно визначити місце, де знаходиться нейтронна зірка або подібне явище. Другий метод - шляхом виявлення пульсарів. Пульсари - це нейтронні зірки, які, як правило, дуже швидко обертаються в результаті гравітаційного тиску, який їх створив. Їх величезна гравітація і швидке обертання змушують їх витікати електромагнітну енергію з обох своїх магнітних полюсів. Ці полюси обертаються разом з нейтронною зіркою, і якщо вони звернені до Землі, їх можна підхопити як радіохвилі. Ефектом є надзвичайно швидкі імпульси радіохвиль, коли два полюси повертаються один за одним, щоб повернутися до Землі, поки нейтронна зірка обертається.
Інші нейтронні зірки виробляють рентгенівське випромінювання, коли матеріали, що знаходяться в них, стискаються і нагріваються, поки зірка не випустить рентгенівські промені зі своїх полюсів. Шукаючи рентгенівські імпульси, вчені можуть також знайти ці рентгенівські пульсари та додати їх до списку відомих нейтронних зірок.