正如我们刚才看到的，氢缓慢嬗变为氦的“炼金术”反应是恒星的生命之源。既然弥散星际物质聚集形成的年轻恒星内部超过一半的质量是氢，那么我们不难想象，恒星的寿命一定很长。比如说，根据地球上观测到的太阳亮度，我们可以推算出它每秒大约消耗6.6亿吨氢；太阳的总质量高达2×1027吨，其中一半的质量是氢，于是我们发现，太阳的寿命长达15×1018秒，也就是将近500亿年！要知道，我们的太阳现在只有三四十亿岁[129]，对于恒星来说相当年轻，所以在未来的几十亿年里，它还将以同样的亮度照耀我们。
但那些更重（因而也更亮）的恒星消耗氢储备的速度比太阳快得多。比如说，天狼星的质量是太阳的2.3倍，因此它最初拥有的氢燃料也只有太阳的2.3倍；但天狼星的亮度是太阳的39倍，所以它在单位时间内消耗的燃料也是太阳的39倍，这样算下来的话，天狼星只需要30亿年就会燃烧殆尽。对于那些更亮的恒星来说，例如天鹅座γ（它的质量是太阳的17倍，亮度是太阳的30,000倍），初始氢燃料能够支撑的时间不超过1亿年。
耗光了氢燃料的恒星会变成什么样？
核聚变产生的能量支撑着恒星漫长的生命，确保它总体上维持原状，这些能量消失以后，恒星本体必然开始收缩，密度也变得越来越大。
天文观测结果表明，宇宙中大量存在这类“萎缩恒星”，它们的平均密度是水的好几十万倍。这些恒星依然灼热，极高的表面温度促使它们发出明亮的白光，显著区别于主序恒星正常的黄色或红色光芒。不过，由于这些恒星的尺寸很小，所以它们的总亮度其实不高，大约只有太阳的几千分之一。天文学家将恒星演化的这个最终阶段命名为“白矮星”，这个术语兼顾了总亮度和几何尺寸两方面的特征。随着时间的流逝，白矮星白炽状态的本体变得越来越黯淡，最终变成“黑矮星”，正常天文观测手段完全看不到这些冷冰冰的大团物质。
但不得不提的是，耗尽氢燃料的衰老恒星萎缩冷却的过程不一定都这么安静规矩，实际上，行将就木的恒星在生命中的“最后一英里”常常发生猛烈的爆炸，仿佛是在反抗不可改变的命运。
这些人称“新星爆发”和“超新星爆发”的壮丽事件是恒星研究领域最激动人心的课题之一。短短几天内，天空中一颗平平无奇的恒星亮度暴涨几十万倍，表面变得极度灼热。伴随着亮度的突然增加，恒星的光谱也会随之发生变化，天文学家研究了这方面的数据，结果发现，这些恒星的本体经历了急剧膨胀，外层以每秒2000千米左右的速度向外扩张。但亮度的增加只是暂时的，尺寸膨胀到了某个极限以后，恒星开始慢慢安静下来。爆炸恒星的亮度通常只需要一年左右就将恢复如初，不过在这之后很长的一段时间里，它的辐射还将出现一些比较小的变化。虽然恒星的亮度恢复了正常，但它的其他性质就不好说了。恒星的部分大气——尤其是在爆炸期间经历了急速膨胀的那一部分气体——将继续向外扩散，在恒星外部形成一层直径越来越大的发光气壳。目前我们还不清楚爆炸后恒星的性质将发生哪些永久性的变化，因为目前天文学家只拍摄到了一颗新星（御夫座新星，1918年）爆炸前的光谱照片。但就连这张照片也很不完善，无法帮助我们准确判断这颗恒星爆炸前的表面温度和直径。
通过观测所谓的超新星爆发，我们可以更好地研究恒星体爆炸造成的结果。在我们的银河系里，这样壮丽的爆炸好几个世纪才会发生一次（普通的新星爆发大约每40年就会发生一次），超新星的亮度是普通新星的几十万倍。爆发的超新星亮度峰值堪比整个星系。1572年，第谷·布拉赫（TychoBrahe）在白天观察到的那颗星星和中国天文学家于1054年记录的另一颗星星都是银河系内超新星爆发的典型案例，伯利恒之星可能也是一颗超新星。
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