Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và bước vào một giai đoạn biến đổi nghiêm trọng. Lúc đó, lõi của ngôi sao trung tâm hệ Mặt Trời sẽ sụp đổ trong khi lớp vỏ ngoài sẽ giãn nở trên quy mô lớn, biến nó thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.

Quá trình này sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho các hành tinh trong hệ Mặt Trời. Sao Thủy và Sao Kim có khả năng cao sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng do vị trí của chúng quá gần với ngôi sao này. Số phận của Trái Đất vẫn còn nhiều bất định, nhưng có thể hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị kéo vào và bị thiêu rụi trong biển lửa của Mặt Trời.

Sau giai đoạn trở thành ngôi sao khổng lồ đỏ, khoảng 1 tỷ năm sau đó, Mặt Trời sẽ loại bỏ lớp vỏ ngoài và co lại thành một vật thể có kích thước tương đương với Trái Đất nhưng với mật độ vật chất cực kỳ cao, trở thành một sao lùn trắng. Khi đó, hệ Mặt Trời sẽ trở thành một vùng không gian lạnh giá, hoang tàn và chìm trong bóng tối vĩnh cửu.

Mặc dù vậy, về mặt kỹ thuật, hệ Mặt Trời vẫn chưa thực sự “chết”. Các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ vẫn sẽ tiếp tục quay quanh xác của Mặt Trời trong một vũ điệu cô độc kéo dài hàng tỷ năm.

Trong thời gian dài không tưởng sau đó, sự cân bằng hấp dẫn của hệ Mặt Trời sẽ bị phá vỡ. Các hành tinh có thể va chạm vào nhau, hoặc bị một ngôi sao lang thang xé toạc, và thậm chí bị đẩy ra khỏi hệ Mặt Trời mãi mãi. Cuối cùng, có lẽ sau hàng triệu tỷ năm, sẽ không còn gì sót lại của hệ Mặt Trời như chúng ta từng biết.

Các nhà khoa học dự đoán rằng ở giai đoạn cuối cùng, sao lùn trắng còn lại sẽ là tàn dư cuối cùng của Mặt Trời. Đối với những hành tinh còn lại, chúng có thể tồn tại trong một thời gian dài nhưng sẽ không còn sự sống như chúng ta đã biết.