Punainen jättiläinen vaihe esiintyy tähtien elinkaaren päävaiheen jälkeen. Kun tähti loppuu ydinpolttoaineesta, se kasvaa useita satoja kertaa sen alkuperäiseen kokoon ja jäähtyy, jolloin se näyttää punaiselta.
Punainen jättiläinen on tähti, joka on tullut päävaiheen loppupäähän. Punainen jättiläinen vaihe on tähtien elämän loppupää. Nimi on peräisin siitä, että ne ovat suurempia kuin pääsekvenssin tähti ja ne tuottavat enemmän punaista valoa. Värinmuutoksen syy on, että laajennetun tähdistön pinta on viileämpi ja antaa oranssin tai punaisen ulkonäön.
Tähdet tulevat punaiseen jättiläiseen vaiheeseen, kun ne ovat käyttäneet vetyä niiden ytimiin. Tämä tarkoittaa, että tähdet alkavat sulauttaa vetyä tai muita elementtejä yhteen ydinään ympäröivällä alueella. Tämä muuttaa tasapainoa ydinreaktioiden paineen ja painovoiman välillä, jotka pitävät tähdettä yhdessä. Ulkokerrokset laajentavat tähtien kokoa. Kun polttoaine loppuu ja ydinreaktiot päättyvät, tähti kuolee.
Tähti tulee sitten lavalle tunnetulle planetaariselle sumuvalolle, sitten valkoinen kääpiövaihe. Tähdet, jotka ovat paljon massiivisempia kuin auringoksemme, ovat myös punaisen jättiläisen vaiheen. Ne tunnetaan punaisina supergianttina. Näillä tähdillä on eri päättely tähtiin, joiden massa on sama kuin auringossamme. Punainen supergianttivaiheen jälkeen tähti räjähtää supernova-nimisessä tapahtumassa, ja sitten siitä tulee pienempi tiheä neutroni-tähti. Jos tähti on erittäin suuri, sillä voi olla musta aukko.
Noin viidessä miljardissa vuodessa, jolloin oma aurinko muuttuu punaiseksi jättiläiseksi, se kasvaa, nielemällä Elohopean ja Venuksen kiertorat. Vaikka Aurinko ei absorboisi maapallon, ylimääräinen säteily punaisesta jättiläisöstä höyrystää kaiken maan päällä olevan elämän.
(tähti, jolla on samanlainen massa kuin aurinko)