因此，當太陽內部的“燃料”耗盡時太陽也就變老了。科學家認為，目前太陽的年齡約為45.7億年。在這漫長的幾十億年中，太陽已經轉化了100個地球質量的物質為能量。按照這個速度計算，太陽內部的氫燃料還可以維持大約54億年。當太陽變老後，內部的“氫燃料”基本上都“燒光”了，剩下了一個由氦元素組成的內核。氦核為抵抗引力而收縮，同時釋放出了大量的熱能，結果太陽的內層更熱了，包裹在氦核心外層的氫再次被“點燃”。這些熱量的釋放讓太陽的體積急劇膨脹，此時的太陽就變成了一顆紅巨星。
紅巨星太陽有多可怕？首先體積變得異常巨大。科學家估計，太陽的半徑最大會膨脹到現在的256倍，體積膨脹了1700萬倍。現在太陽的半徑為696000公里，它的256倍就是大約1.78億公里。而地球到太陽的平均半徑約為1.5億公里，顯然，當太陽成為紅巨星體積膨脹到最大時，地球會被太陽吞掉的。科學家預計這個時間點發生在大約76億年後。其次太陽會發生氦閃，太陽在成為紅巨星後，當核心的溫度達到1億℃時，氦元素開始燃燒生成碳元素。由於太陽已沒有足夠大的質量，內部的氦聚變是一種失控的熱核聚變。
當太陽發生氦閃時，在地球上會發現太陽的亮度比原來突然增加了100~10000倍。伴隨着亮度的突然增加，氦閃在短短几秒鐘釋放出來的能量相當於太陽在主序星階段正常釋放能量的1000億倍，此時地球恐怕是在劫難逃了。科學家預計，太陽會在主序星階段結束後的12億年後發生氦閃，大約66億年後。並且太陽的氦閃會多次發生，每一次氦閃都會消耗大量的氦，而氦閃之後其外層的“殼層核聚變”所產生的氦又會持續累積，當達到一定程度時就會發生下一次氦閃。就這樣，太陽會在一次又一次的氦閃中走向消亡。
在此過程中，太陽的外層物質會被大量拋離，進而形成一片壯觀的行星狀星雲，其內層的物質則會逐漸形成一顆緻密的白矮星，而屆時的地球早已不復存在。然而這只是宇宙中自然演化的結局，並沒有考慮到人類的影響，或許可以樂觀地認為隨着科技的進步，未來的人類應該可以改變地球、甚至是太陽的結局。