Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và trải qua một giai đoạn biến đổi dữ dội. Lúc đó, lõi của ngôi sao trung tâm hệ Mặt Trời sẽ sụp đổ, trong khi lớp vỏ ngoài sẽ phình to một cách khủng khiếp, biến nó thành một người khổng lồ đỏ.
Quá trình biến đổi này sẽ có tác động nghiêm trọng đến các hành tinh trong hệ Mặt Trời. Sao Thủy và Sao Kim sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng do quá gần với ngôi sao này. Số phận của Trái Đất vẫn còn bỏ ngỏ, nhưng nhiều khả năng hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị hút vào và thiêu rụi trong biển lửa của Mặt Trời.
Khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn người khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ trút bỏ lớp vỏ ngoài và co lại thành một vật thể chỉ lớn bằng Trái Đất nhưng có mật độ vật chất cực kỳ cao, trở thành một sao lùn trắng. Hệ Mặt Trời sẽ trở thành một nơi băng giá, hoang tàn và chìm trong bóng tối vĩnh cửu.
Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, hệ Mặt Trời vẫn chưa chết hẳn. Các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc hay Sao Thổ vẫn sẽ tiếp tục quay quanh xác chết của Mặt Trời trong một vũ điệu cô độc kéo dài hàng tỷ năm.
Trong thời gian dài không tưởng tiếp theo, 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 văng ra khỏi hệ Mặt Trời mãi mãi. Cuối cùng, có lẽ sau hàng triệu tỷ năm, sẽ không còn gì sót lại từ hệ Mặt Trời mà chúng ta từng biết.