Over ongeveer zes miljard jaar zal de waterstofvoorraad op de zon opraken. Dit zal een zeer geleidelijk proces zijn over miljarden jaren. Naarmate de zon haar waterstofbrandstof opbrandt, zal de kerntemperatuur stijgen en zullen de buitenste lagen uitzetten, waardoor de zon uitgroeit tot een rode reuzenster. Tijdens zijn ontwikkeling tot een rode reuzenster wordt voorspeld dat de diameter van de zon ongeveer 200 keer de huidige diameter zal worden en dat de helderheid misschien wel meer dan 1000 keer de huidige helderheid zal zijn.

De energieproductie van de zon in zijn centrale kern zal veel hoger zijn dan nu het geval is, en de zon zal massa verliezen door een intensievere zonnewind. De oppervlaktetemperatuur zou moeten dalen als gevolg van de uitzetting en afkoeling van de buitenste lagen, maar de algehele helderheid zal groter zijn dan nu. Wanneer de zon een rode reus wordt, zal de zon zich tot ver buiten de huidige baan van de aarde uitstrekken en de aarde kunnen overspoelen.

Hierna zal de onstabiele buitenlaag van de zon de ruimte in drijven en een planetaire nevel vormen, en zal de kern van de zon bloot komen te liggen. De kern, een witte dwerg genoemd, is erg heet maar zwak omdat hij gedurende biljoenen jaren blijft afkoelen en donkerder wordt.