Для виявлення нейтронних зірок потрібні інструменти, які відрізняються від тих, що використовуються для виявлення нормальних зірок, і вони уникали астрономів протягом багатьох років через свої особливості. Нейтронна зірка технічно вже не є зіркою; це фаза, яку деякі зірки досягають наприкінці свого існування. Звичайна зірка горить через своє водне паливо протягом свого життя, поки водень не згоряє і сили тяжіння не змусять зірку стиснутись, примушуючи її всередину, поки гелієві гази не пройдуть той же ядерний синтез, що і водень, і зірка вибухає в червоного гіганта, останній спалах перед остаточним крахом. Якщо зірка велика, вона створить наднову з матеріалу, що розширюється, спалюючи всі його запаси в одному вражаючому фіналі. Менші зірки розбиваються на пилові хмари, але якщо зірка достатньо велика, її сила тяжіння змусить весь її решта матеріал під величезним тиском. Занадто велика гравітаційна сила, і зірка імплодує, перетворюючись у чорну діру, але при потрібній кількості сили тяжіння зірки замість неї зливаються, утворюючи оболонку неймовірно щільних нейтронів. Ці нейтронні зірки рідко випромінюють світло і знаходяться на відстані декількох миль або близько того, що робить їх важкими для розгляду і їх важко виявити.
Нейтронні зірки мають дві основні характеристики, які вчені можуть виявити. Перший - це сильна гравітаційна сила нейтронних зірок. Іноді їх можна виявити, як їх сила тяжіння впливає на більш видимі об'єкти навколо них. Ретельно побудувавши взаємодію сили тяжіння між предметами в космосі, астрономи можуть точно визначити місце, де знаходиться нейтронна зірка або подібне явище. Другий метод - через виявлення пульсарів. Пульсари - це нейтронні зірки, які крутяться, як правило, дуже швидко, внаслідок гравітаційного тиску, який їх створив. Їх величезна гравітація і швидке обертання змушують їх витікати електромагнітну енергію з обох магнітних полюсів. Ці полюси крутяться разом із нейтронною зіркою, і якщо вони стикаються із Землею, їх можна підібрати як радіохвилі. Ефект полягає в надзвичайно швидких радіохвильових імпульсах, оскільки два полюси один за одним повертаються до Землі, поки нейтронна зірка крутиться.
Інші нейтронні зірки виробляють рентгенівське випромінювання, коли матеріали всередині них стискаються і нагріваються, поки зірка не вистрілює рентгенівські промені зі своїх полюсів. Шукаючи рентгенівські імпульси, вчені можуть знайти і ці рентгенівські пульсари та додати їх до списку відомих нейтронних зірок.