大约在公元71亿年,太阳将开始快速进化,它将不再是主序星。它在H-R图上的位置将开始从现在的位置,靠近中心,向右上方的红巨星所在的位置移动。这是因为太阳的氦核最终将达到一个临界点,在这个临界点上,来自普通气体的压力无法支撑堆积在其上的压倒性重量(即使是被加热到几千万度的气体也不行)。一个微小的电子简并物质的种子将开始在太阳的中心生长。
在它生命的这一点上,太阳将变得不守规矩。在过去的110亿年里,这种机制一直在缓慢地使它变得更亮——更大的核心压力,产生更热的核燃烧,产生更多的氦来扩大核心——现在由于稳步增长的电子简并性而加速到灾难性的水平。在达到临界点5亿年后,太阳的光度将膨胀到34千兆赫,炽热到足以在地球表面形成由熔化的铝和铜组成的发光湖泊。再过4500万年,它将达到1亿5千万年,再过4000万年,它将跃至令人难以置信的2300万年。
到那时,太阳释放出的巨大能量将使其外层膨胀成巨大但非常稀薄的大气层,至少有水星轨道那么大,甚至可能和金星的轨道一样大。这是太阳开始红巨星阶段后的6亿年。
对于一个红巨星来说,像我们的太阳这样质量的恒星,终结的开始是非常突然的。随着氦的“灰烬”继续在其中心堆积,更多的氦变成了电子简并。在它离开主序列大约12亿年后,在它作为红巨星的鼎盛时期,氦将开始聚变成碳,氦核的中心会爆炸。出于显而易见的原因,天文学家称之为氦闪光。
太阳将开始燃烧氦核中的燃料,其燃烧速度是原来氢核燃烧速度的100倍。在氦主序上仅过了一亿年后,太阳将再次开始向红巨星的领域攀升。太阳再次成为红巨星,它的外层被吹得越来越远,超出了木星的轨道。