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 sẽ phình to một cách khủng khiếp, biến nó thành một người khổng lồ đỏ.
Khi Mặt Trời trở thành một người khổng lồ đỏ, hai hành tinh Sao Thủy và Sao Kim nhiều khả năng sẽ bị nuốt chửng bởi ngôi sao này. Số phận của Trái Đất vẫn còn bỏ ngỏ, nhưng nhiều nhà khoa học tin rằng hành tinh của chúng ta cũng có thể sẽ bị hút vào và thiêu rụi trong biển lửa của Mặt Trời.
Sau giai đoạn người khổng lồ đỏ, khoảng 1 tỷ năm sau, 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. Tuy nhiên, 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.
Một số nhà khoa học cho rằng trong giai đoạn cuối cùng của hệ Mặt Trời, các hành tinh có thể sẽ di chuyển theo quỹ đạo xoắn ốc và va chạm với nhau, làm gia tăng khả năng xuất hiện các hệ thống hành tinh mới.
Tuy nhiên, điều chắc chắn là hệ Mặt Trời sẽ trải qua một quá trình thay đổi lớn và trở thành một nơi hoàn toàn khác so với hiện tại. Các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu và khám phá về số phận của hệ Mặt Trời và các khả năng có thể xảy ra trong tương lai.
