Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và bước vào một giai đoạn biến đổi nghiêm trọng. Lúc đó, lõi của ngôi sao trung tâm hệ Mặt Trời sẽ sụp đổ, đồng thời lớp vỏ ngoài sẽ phình to đáng kể, biến nó thành một người khổng lồ đỏ khổng lồ.
Quá trình này dự kiến sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho các hành tinh trong hệ Mặt Trời. Sao Thủy và Sao Kim có khả năng cao sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng do vị trí của chúng quá gần với ngôi sao này. Số phận của Trái Đất vẫn còn nhiều điều chưa chắc chắn, nhưng có thể thấy rằng hành tinh của chúng ta cũng có nguy cơ bị kéo vào và tiêu hủy trong biển lửa của Mặt Trời.
Khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn người khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ trải qua một sự thay đổi khác khi nó trút bỏ lớp vỏ ngoài và co lại thành một vật thể có kích thước tương đương với Trái Đất nhưng có mật độ vật chất cực kỳ cao. Khi đó, Mặt Trời sẽ trở thành một sao lùn trắng. Hệ Mặt Trời sẽ trở thành một nơi lạnh giá, hoang tàn và chìm trong bóng tối vĩnh cửu.
Mặc dù vậy, về mặt kỹ thuật, hệ Mặt Trời vẫn chưa chết hẳn. 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. Những hành tinh này sẽ tiếp tục di chuyển trong không gian, nhưng sẽ không còn tương tác với nhau như trước đây.
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.
Hệ Mặt Trời sẽ trải qua một quá trình thay đổi nghiêm sâu và có thể dẫn đến sự tiêu hủy của nhiều hành tinh. Tuy nhiên, những thay đổi này sẽ diễn ra trong một khoảng thời gian rất dài và không thể dự đoán chính xác.