Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và bước vào một giai đoạn biến đổi đáng kể. Lúc đó, ngôi sao trung tâm của hệ Mặt Trời sẽ trải qua một quá trình chuyển đổi dữ dội, lõi của nó sẽ sụp đổ trong khi lớp vỏ ngoài sẽ phình to một cách đáng sợ, biến nó thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.

Khi Mặt Trời trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, các hành tinh nội địa như Sao Thủy và Sao Kim sẽ bị nuốt chửng bởi Mặt Trời. Số phận của Trái Đất vẫn còn là một dấu hỏi, nhưng nhiều khả năng hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị kéo vào và tiêu hủy trong biển lửa của Mặt Trời.

Sau khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn ngôi sao khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ trải qua một quá trình 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. Khi đó, hệ Mặt Trời sẽ trở thành một nơi băng giá, hoang tàn và chìm trong bóng tối vĩnh cửu.

Thế nhưng, 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.

Như vậy, Mặt Trời và hệ Mặt Trời sẽ trải qua một quá trình tiến hóa phức tạp và lâu dài trước khi đạt đến trạng thái cuối cùng của nó.