Нейтронные звёзды имеют очень малый размер — 10—20 км в диаметре, плотность вещества приближается к плотности
атомного ядра (10
16—10
18 кг/м³). Массы большинства известных нейтронных звёзд близки к 1,4 массы
Солнца (теоретически же допустимы нейтронные звёзды с массами от 0,1 до примерно 2,5 солнечных масс). Самая массивная нейтронная звезда из открытых Vela X-1 имеет массу 1,88 солнечных масс. Силы тяготения в нейтронных звёздах уравновешиваются давлением
вырожденного нейтронного газа, максимальное значение массы нейтронной звезды задаётся
пределом Оппенгеймера.