Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro và bước vào 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 trải qua sự phình to đáng kể, biến nó thành một người khổng lồ đỏ. Sự thay đổi này sẽ tác động mạnh mẽ đến các hành tinh trong hệ Mặt Trời.
Khi Mặt Trời trở thành người khổng lồ đỏ, các hành tinh như Sao Thủy và Sao Kim có khả năng sẽ bị nuốt chửng hoàn toàn. Số phận của Trái Đất vẫn còn nhiều hoài nghi, nhưng không loại trừ khả năng hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị kéo vào và thiêu rụi trong biển lửa của Mặt Trời. Đây là một viễn cảnh đáng lo ngại cho tương lai của 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 nhỏ, 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 hoàn toàn 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 trống rỗng.
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, hoặc bị một ngôi sao lang thang xé toạc. Thậm chí, chúng có thể 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.
Giống như sự thay đổi không ngừng của vũ trụ, số phận của hệ Mặt Trời cũng sẽ trải qua những biến đổi lớn. Việc tìm hiểu về những giai đoạn cuối cùng của hệ Mặt Trời giúp chúng ta có thêm góc nhìn sâu sắc về sự hình thành và sự tồn tại của các hệ thống thiên thể trong vũ trụ rộng lớn.