Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và trải qua một giai đoạn biến đổi nghiêm trọng. Lúc đó, lõi của ngôi sao trung tâm hệ Mặt Trời sẽ sụp đổ, trong khi lớp vỏ ngoài sẽ phình to đáng kể, biến nó thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.
Trong quá trình này, hai hành tinh Sao Thủy và Sao Kim có khả năng cao sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng do quỹ đạo của chúng quá gần với Mặt Trời. Số phận của Trái Đất vẫn còn nhiều điều không chắc chắn, nhưng có khả năng cao rằng hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị kéo vào và tiêu hủy trong biển lửa của Mặt Trời.
Khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn trở thành ngôi sao 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. Lúc này, Mặt Trời sẽ trở thành một sao lùn trắng.
Sau khi trở thành sao lùn trắng, hệ Mặt Trời sẽ trở thành một hệ thống 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 hẳn vì các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ vẫn 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 sau đó, 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.
Quá trình tiến hóa của hệ Mặt Trời là một phần không thể thiếu trong sự thay đổi không ngừng của vũ trụ. Từ việc Mặt Trời cạn kiệt nhiên liệu đến sự xuất hiện của các sao lùn trắng, mỗi giai đoạn đều mang lại cái nhìn sâu sắc về vòng đời của các hệ thống hành tinh trong vũ trụ.
