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 trải qua sự sụp đổ, đồng thời lớp vỏ ngoài sẽ giãn nở đáng kể, biến nó thành một ngôi sao khổng lồ đỏ.

Quá trình này sẽ dẫn đến việc Sao Thủy và Sao Kim có nguy cơ bị Mặt Trời nuốt chửng. Số phận của Trái Đất vẫn còn nhiều điều chưa được xác định, nhưng có khả năng cao rằng hành tinh của chúng ta cũng sẽ bị kéo vào và bị thiêu rụi trong biển lửa của Mặt Trời. Khi Mặt Trời trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, hệ Mặt Trời sẽ trải qua một thời kỳ biến đổi lớn.

Khoảng 1 tỷ năm sau giai đoạn trở thành ngôi sao khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ loại bỏ lớp vỏ ngoài và co lại thành một vật thể có kích thước tương đương với Trái Đất nhưng với mật độ vật chất cực kỳ cao. Lúc này, Mặt Trời sẽ trở thành một sao lùn trắng. Khi đó, hệ Mặt Trời sẽ trở thành một nơi lạnh lẽo, hoang tàn và chìm trong bóng tối vĩnh cửu.

Mặc dù vậy, về mặt kỹ thuật, hệ Mặt Trời vẫn chưa hoàn toàn “chết”. Các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ 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, mặc dù không còn sự sống và hoạt động 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, 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.

Các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu và khám phá những bí mật của vũ trụ, bao gồm cả số phận của hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, dựa trên những hiểu biết hiện tại, có thể thấy rằng sự tiến hóa của Mặt Trời và hệ Mặt Trời sẽ diễn ra trong một khoảng thời gian rất dài, và sẽ có nhiều thay đổi đáng kể trước khi hệ Mặt Trời cuối cùng ngừng tồn tại.