Όλα τα νέα αστέρια μετατρέπουν το υδρογόνο σε ήλιο μέσω πυρηνικής σύντηξης. Αυτό παράγει πολλή ενέργεια (π.χ. φως και θερμότητα). Σε ένα κανονικό αστέρι, όπως ο Ήλιος μας και όλα τα άλλα αστέρια κύριας ακολουθίας, η αλλαγή αυτή συμβαίνει στο κέντρο του αστέρα. Αργά ή γρήγορα, σχεδόν όλο το υδρογόνο στο κέντρο έχει μετατραπεί σε ήλιο. Αυτό προκαλεί τη διακοπή της πυρηνικής αντίδρασης. Το κέντρο θα αρχίσει να μικραίνει λόγω της βαρύτητας του άστρου. Αυτό κάνει το στρώμα ακριβώς έξω από το κέντρο να γίνεται πιο θερμό. Αυτό το στρώμα εξακολουθεί να έχει υδρογόνο. Αυτό το υδρογόνο θα λιώσει για να δημιουργήσει ήλιο.
Με αυτή τη νέα πηγή ενέργειας, τα εξωτερικά στρώματα του άστρου θα γίνουν πολύ, πολύ μεγαλύτερα. Το αστέρι θα γίνει πιο φωτεινό, μερικές φορές δέκα χιλιάδες φορές πιο φωτεινό από ό,τι όταν ήταν στην κύρια ακολουθία. Δεδομένου ότι το εξωτερικό του άστρου είναι μεγαλύτερο, η ενέργεια θα διαχυθεί σε πολύ μεγαλύτερη περιοχή. Εξαιτίας αυτού, η θερμοκρασία της επιφάνειας θα μειωθεί και το χρώμα του θα αλλάξει σε κόκκινο ή πορτοκαλί.
Η φάση του ερυθρού γίγαντα είναι προσωρινή. Είναι μικρότερη από τα δισεκατομμύρια χρόνια που περνάει ένα άστρο στην κύρια ακολουθία. Σύντομα (σε μόλις εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια) οι ερυθροί γίγαντες θα αρχίσουν να συντηρούν το ήλιο για να δημιουργήσουν άλλα στοιχεία όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο. Κάποια από τα εξωτερικά τους στρώματα θα εκτοξευθούν, αφήνοντας διαστρικό αέριο και σκόνη να περιφέρονται γύρω από το άστρο. Με τον καιρό, οι περισσότεροι ερυθροί γίγαντες θα μετατραπούν σε λευκούς νάνους. Οι πολύ μεγάλοι ερυθροί γίγαντες γίνονται αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες.
