Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và trải qua một giai đoạn biến đổi dữ dội. Lúc đó, lõi của ngôi sao trung tâm hệ Mặt Trời sẽ sụp đổ, trong khi lớp vỏ ngoài phình to một cách khủng khiếp, biến nó thành một người khổng lồ đỏ.
Ở giai đoạn này, hai hành tinh Sao Thủy và Sao Kim có khả năng cao sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng. Số phận của Trái Đất vẫn còn bỏ ngỏ, nhưng nhiều khả năng hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị hút vào và thiêu rụi trong biển lửa của Mặt Trời. Sự thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến các hành tinh nội địa mà còn tác động lớn đến toàn bộ hệ Mặt Trời.
Khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn người khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ trút bỏ lớp vỏ ngoài và co lại thành một vật thể chỉ lớn bằng Trái Đất nhưng có mật độ vật chất cực kỳ cao, trở thành một sao lùn trắng. Khi đó, hệ Mặt Trời sẽ trở thành một nơi băng 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 hay 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 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.
