Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và trải qua 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 phình to với kích thước khổng lồ, biến nó thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.

Trong quá trình này, các hành tinh như Sao Thủy và Sao Kim có nguy cơ bị Mặt Trời nuốt chửng do sự mở rộng đáng kể của vùng ảnh hưởng hấp dẫn. Số phận của Trái Đất hiện vẫn còn là một câu hỏi lớn; nhiều giả thuyết cho rằng có khả năng cao hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị kéo vào và bị thiêu đốt trong biển lửa của Mặt Trời.

Khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn trở thành người khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ trải qua một sự thay đổi khác khi nó trút bỏ lớp vỏ ngoài và co lại thành một vật thể có kích thước tương đương với Trái Đất nhưng sở hữu mật độ vật chất cực kỳ cao. Lúc này, Mặt Trời sẽ trở thành một sao lùn trắng. Hệ Mặt Trời, vào thời điểm đó, sẽ biến thành một không gian băng giá, hoang tàn và chìm đắm trong bóng tối vĩnh cửu.

Một chi tiết đáng chú ý là về mặt kỹ thuật, hệ Mặt Trời vẫn chưa bị coi là đã chết hoàn toàn. Những hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ vẫn tiếp tục quay quanh xác chết của Mặt Trời trong một vũ điệu cô độc, kéo dài hàng tỷ năm.

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