Червените гиганти са звезди, в чието ядро е привършил запасът от водородно гориво. При тях ядрените реакции на образуване на хелий от водород спират и започва процес на изгаряне на хелия. Червените гиганти са много големи и масивни. Те имат също така голяма яркост. Звезди от типа на Слънцето завършват своя живот като червени гиганти. В този период те започват да губят от своята маса, като се раздуват. Когато Слънцето се превърне в червен гигант след няколко милиарда години, то ще се разшири толкова много, че ще достигне до орбитата на Земята. Ако тогава на Земята все още има живот, той няма да преживее този процес.

Червените гиганти имат може би най-интересна структура сред звездите:

В централната част на звездата се намира малко ядро с много висока температура - приблизително 40 милиона градуса. В това ядро практически няма водород, той изцяло се е превърнал в хелий. Тази температура е обаче недостатъчна да започне горенето на хелия. Тъй като в ядрото няма енергийни източници, неговата температура е постоянна, то е изотермично. Въпреки малките размери на ядрото, около 0,001 от радиуса на звездата, в него е съсредоточена приблизително една четвърт от масата на звездата, т.е., плътността на ядрото е огромна - от порядъка на 3.105g*cm3. Това означава, че електронният газ в ядрото е изроден. Сходният химичен състав, голямата плътност и липсата на реакции в ядрото ни дават пълни основания да твърдим, че в центъра на един червен гигант има бяло джудже.

Около изроденото изотермично ядро съществува много тънка обвивка, в която протичат термоядрени реакции от въглеродно – азотния цикъл. Дебелината на тази обвивка е малко по-малка от радиуса на изотермичното ядро. В този тънък слой температурата спада рязко от 40 до 25 милиона градуса, а плътността е няколко хиляди пъти по-малка. Тук протичат термоядрени реакции.

Над този слой се намира тънка обвивка, около 10% от радиуса на звездата, където отделящата се в гореописания слой енергия се пренася чрез лъчеизпускане. Горните слоеве на червения гигант които съдържат почти 70% от масата му се намират в състояние на конвекция. Причината за образуването на толкова обширна конвективна зона е голямата непрозрачност на веществото.

Най-характерна особеност на червените гиганти е тяхната нееднородност – от една страна плътно ядро, а от друга обширна конвективна обвивка.