Všechny nové hvězdy mění vodík na helium jadernou fúzí. Tím vzniká velké množství energie (např. světlo a teplo). U normální hvězdy, jako je naše Slunce a všechny ostatní hvězdy hlavní posloupnosti, se tato změna odehrává v samotném středu hvězdy. Dříve nebo později se téměř všechen vodík v centru změní na helium. To způsobí zastavení jaderné reakce. Střed se začne vlivem gravitace hvězdy zmenšovat. To způsobí, že vrstva těsně za středem se zahřívá. Tato vrstva stále obsahuje vodík. Tento vodík se spojí a vytvoří helium.
Díky tomuto novému zdroji energie se vnější vrstvy hvězdy mnohem, mnohem zvětší. Hvězda bude jasnější, někdy až desettisíckrát jasnější než v době, kdy byla na hlavní posloupnosti. Protože vnější část hvězdy je větší, energie se rozprostře na mnohem větší plochu. Z tohoto důvodu se teplota povrchu sníží a barva se změní na červenou nebo oranžovou.
Fáze červeného obra je dočasná. Je kratší než miliardy let, které hvězda stráví na hlavní posloupnosti. Brzy (za pouhé stovky milionů let) začnou červení obři slučovat helium na další prvky, jako je uhlík, dusík a kyslík. Některé z jejich vnějších vrstev odletí a kolem hvězdy zůstane mezihvězdný plyn a prach. Časem se z většiny červených obrů stanou bílí trpaslíci. Z velmi velkých červených obrů se stanou neutronové hvězdy nebo černé díry.
