न्यूट्रॉन सितारों का पता लगाने के लिए ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है जो सामान्य तारों का पता लगाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की तुलना में भिन्न होते हैं, और उन्होंने अपने अजीब विशेषताओं के कारण कई वर्षों तक खगोलविदों को हटा दिया। एक न्यूट्रॉन स्टार तकनीकी रूप से अब किसी स्टार में बिल्कुल भी नहीं है; यह वह चरण है जो कुछ सितारे अपने अस्तित्व के अंत में पहुंचते हैं। एक सामान्य तारा अपने जीवन के दौरान हाइड्रोजन ईंधन के माध्यम से जलता है जब तक कि हाइड्रोजन को जलाया नहीं जाता है और गुरुत्वाकर्षण बल तारे को अनुबंधित करने का कारण बनता है, जब तक हीलियम गैसें उसी परमाणु संलयन से गुजरती हैं जो हाइड्रोजन ने किया, तब तक यह आवक को मजबूर करता है। तारा अपने अंतिम पतन से पहले एक अंतिम चमक से एक लाल विशालकाय में विलीन हो जाता है। यदि तारा बड़ा है, तो यह एक शानदार समापन में अपने सभी भंडार को जलाकर, विस्तार सामग्री की एक सुपरनोवा बनाएगा। छोटे-छोटे तारे धूल के बादलों में बिखर जाते हैं, लेकिन अगर तारा इतना बड़ा हो कि उसका गुरुत्वाकर्षण उसके बचे हुए सभी पदार्थों को एक साथ भारी दबाव में ले जाए। बहुत अधिक गुरुत्वाकर्षण बल, और तारा फँस जाता है, एक ब्लैक होल बन जाता है, लेकिन गुरुत्वाकर्षण की सही मात्रा के साथ तारे एक साथ फ्यूज हो जाएंगे, जिससे अविश्वसनीय रूप से घने न्यूट्रॉन का खोल बन जाएगा। ये न्यूट्रॉन तारे शायद ही कभी कोई प्रकाश देते हैं और केवल कई मील या उस पार होते हैं, जिससे उन्हें देखना मुश्किल होता है और उनका पता लगाना मुश्किल होता है।
न्यूट्रॉन सितारों में दो प्राथमिक विशेषताएं हैं जो वैज्ञानिक पता लगा सकते हैं। पहला न्यूट्रॉन तारे गहन गुरुत्वाकर्षण बल है। उन्हें कभी-कभी यह पता लगाया जा सकता है कि उनका गुरुत्वाकर्षण उनके आस-पास अधिक दृश्यमान वस्तुओं को कैसे प्रभावित करता है। अंतरिक्ष में वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण के इंटरैक्शन की सावधानीपूर्वक साजिश करके, खगोलविज्ञानी उस जगह को इंगित कर सकते हैं जहां एक न्यूट्रॉन स्टार या इसी तरह की घटना स्थित है। दूसरी विधि पल्सर का पता लगाने के माध्यम से है। पल्सर न्यूट्रॉन तारे हैं जो स्पिन करते हैं, आमतौर पर बहुत तेजी से, गुरुत्वाकर्षण दबाव के परिणामस्वरूप जो उन्हें बनाते हैं। उनके प्रचंड गुरुत्वाकर्षण और तेज घूर्णन के कारण उनके दोनों चुंबकीय ध्रुवों से विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा प्रवाहित होती है। ये ध्रुव न्यूट्रॉन तारे के साथ घूमते हैं, और यदि वे पृथ्वी का सामना कर रहे हैं, तो उन्हें रेडियो तरंगों के रूप में उठाया जा सकता है। इसका प्रभाव अत्यंत तीव्र रेडियो तरंग दालों के रूप में होता है क्योंकि दो ध्रुव पृथ्वी का सामना करने के लिए एक के बाद एक बारी करते हैं जबकि न्यूट्रॉन तारा घूमता है।
अन्य न्यूट्रॉन तारे X विकिरण उत्पन्न करते हैं जब उनके भीतर की सामग्री सिकुड़ जाती है और तब तक गर्म होती है जब तक तारा अपने ध्रुवों से एक्स-रे बाहर नहीं निकाल लेता है। एक्स-रे दालों की तलाश करके, वैज्ञानिक इन एक्स-रे पल्सर को भी पा सकते हैं और उन्हें ज्ञात न्यूट्रॉन सितारों की सूची में जोड़ सकते हैं।