Toate stelele noi transformă hidrogenul în heliu prin fuziune nucleară. Acest lucru generează o cantitate mare de energie (de exemplu, lumină și căldură). Într-o stea normală, precum Soarele nostru și toate celelalte stele din secvența principală, această transformare are loc chiar în centrul stelei. Mai devreme sau mai târziu, aproape tot hidrogenul din centru s-a transformat în heliu. Acest lucru face ca reacția nucleară să se oprească. Centrul va începe să se micșoreze din cauza gravitației stelei. Acest lucru face ca stratul din afara centrului să devină mai fierbinte. Acest strat are încă hidrogen. Acest hidrogen va fuziona pentru a produce heliu.
Cu această nouă sursă de energie, straturile exterioare ale stelei vor deveni mult, mult mai mari. Steaua va deveni mai strălucitoare, uneori de zece mii de ori mai strălucitoare decât atunci când se afla pe secvența principală. Deoarece partea exterioară a stelei este mai mare, energia va fi răspândită pe o suprafață mult mai mare. Din acest motiv, temperatura suprafeței va scădea, iar culoarea se va schimba în roșu sau portocaliu.
Faza de gigantă roșie este temporară. Este mai scurtă decât miliardele de ani pe care o stea îi petrece pe secvența principală. În curând (în doar câteva sute de milioane de ani), gigantele roșii vor începe să fuzioneze heliul pentru a produce alte elemente precum carbonul, azotul și oxigenul. O parte din straturile lor exterioare vor dispărea, lăsând gaz și praf interstelar în jurul stelei. În timp, majoritatea giganților roșii vor deveni pitice albe. Gigantele roșii foarte mari devin stele neutronice sau găuri negre.
