Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, khi nhiên liệu hydro trong lõi của Mặt Trời cạn kiệt, ngôi sao trung tâm của hệ Mặt Trời sẽ trải qua một giai đoạn biến đổi dữ dội và có khả năng gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho các hành tinh trong hệ. Lúc đó, lõi của Mặt Trời sẽ sụp đổ dưới lực hấp dẫn cực mạnh, trong khi lớp vỏ ngoài sẽ phình to một cách đáng kể, biến nó thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.
Quá trình thay đổi này dự kiến sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến một số hành tinh trong hệ Mặt Trời. Sao Thủy và Sao Kim có khả năng sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng khi chúng bị kéo vào vùng không gian mở rộng của ngôi sao này. Số phận của Trái Đất vẫn còn là một câu hỏi lớn; nhiều giả thuyết cho rằng hành tinh của chúng ta cũng có thể sẽ bị kéo vào Mặt Trời và bị thiêu rụi trong biển lửa.
Sau khi trải qua giai đoạn trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ bắt đầu một quá trình tiến hóa mới. Khoảng 1 tỷ năm sau đó, lớp vỏ ngoài của Mặt Trời sẽ bị trút bỏ và nó sẽ co lại thành một vật thể có kích thước tương đương với Trái Đất nhưng với mật độ vật chất cực kỳ cao. Lúc này, Mặt Trời sẽ trở thành một sao lùn trắng.
Khi Mặt Trời trở thành một sao lùn trắng, hệ Mặt Trời sẽ bước vào một kỷ nguyên mới, một nơi băng giá, hoang tàn và chìm trong bóng tối vĩnh cửu. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, hệ Mặt Trời vẫn chưa hoàn toàn “chết”. Các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và 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 bắt đầu bị phá vỡ. Điều này có thể dẫn đến hậu quả là các hành tinh có thể va chạm vào nhau, hoặc bị một ngôi sao lang thang xé toạc, và cũng có khả năng bị văng ra khỏi hệ Mặt Trời mãi mãi.
Cuối cùng, có lẽ sau hàng triệu tỷ năm, mọi thứ trong hệ Mặt Trời mà chúng ta từng biết sẽ không còn tồn tại nữa. Những thay đổi đáng kể và sự phá vỡ cấu trúc hiện tại sẽ định hình lại không gian của hệ Mặt Trời theo những cách mà chúng ta hiện chưa thể hình dung hết được.
