起初，人们认为恒星是永远不变的。而大多数恒星的变化过程是如此的漫长，人们也根本觉察不到。然而，并不是所有的恒星都那么平静。后来人们发现，有些恒星也是变化多端的。于是，人们就给那些喜欢变化的恒星起了个专门的名字，叫“变星”。
脉冲星，就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。1967年，英国剑桥大学建成了一座规模很大的射电望远镜天线阵（占地近2公顷），当年7月开始观测星空。初期的观测者天文学家休伊什的女研究生乔斯琳·贝尔是一位极其细心的人。有一天，她在记录纸上发现有一段波形很特殊，她就将它放大来研究，发现它是一组间隔很小的脉冲讯号，每两个脉冲的间隔都是11/3秒。后来的观测证明，这种脉冲讯号极其稳定，它来自狐狸座方向。开始时，人们曾经猜测这是一种地球以外的高智慧的“人”发射来的无线电讯号。而这种地外“人”能通过自己皮肤直接进行光合作用，因而他们的皮肤是绿色的，被称为“小绿人”。
但是，如果脉冲讯号果真是“小绿人”发出的，这“小绿人”应当居住在某个行星上，行星在围绕它自己的“太阳”旋转时，应该引起脉冲间隔时间的变化，但实际上没有观测到这种变化。到1968年1月底，贝尔还发现另外3个地方也发来脉冲讯号。这就怪了，要是真的有外星人，那么天上相距很远的4个地方的外星人怎么能约好在同一段时间里，用同一波段来打“电报”呢？因此，需要抛开外星人的设想，再从物理上考虑脉冲讯号的问题。
人们想到了20世纪40年代有几个物理学家（如朗道、巴德、奥本海默）曾经提出，宇宙间可能存在由中子组成的“中子星”，中子星的直径只有10千米～20千米。质量一般不会超过太阳质量的2倍，这个值被称为奥本海默极限。当时没有更多的人去注意这个科学预言，但现在终于找到了答案。原来，高度稳定、短间隔的脉冲是由自转很快的中子星发出的。
经过几位天文学家一年的努力，终于证实，脉冲星就是正在快速自转的中子星。而且，正是由于它的快速自转才发出射电脉冲。
正如地球一样，恒星也有磁场和自转；还跟地球一样，恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样，每当恒星自转一周，它的磁场就会在空间划一个圆，而且可能扫过地球一次。
当然不是所有恒星都能发脉冲。要发出像脉冲星那样的射电信号，需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星，它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星。
另一方面，当恒星体积越大、质量越大，它的自转周期就越长。我们很熟悉的地球自转一周要24小时，而脉冲星的自转周期竟然小于1秒！要达到这个速度，连白矮星都不行。这同样说明，只有高速旋转的中子星，才可能扮演脉冲星的角色。
这个结论一经发表，立即引起了巨大的轰动。因为虽然早在20世纪30年代，中子星就作为假说而被提了出来，但是一直没有得到证实，人们也不曾观测到中子星的存在。而且因为理论预言的中子星密度大得超出了人们的想象，在当时，人们还普遍对这个假说抱怀疑的态度。
直到脉冲星被发现后，经过计算，它的脉冲强度和频率只有像中子星那样体积小、密度大、质量大的星体才能达到。这样，中子星才真正由假说成为事实。这真是20世纪天文学上的一件大事。因此，脉冲星的发现，被称为20世纪60年代的四大天文学重要发现之一。
现今已发现有500多颗脉冲星，它们的脉冲周期有的短到0.0015578秒，有的长达4.3秒。观测说明，这周期就是中子星的自转周期。如果是别的天体，是不可能旋转这么快的。否则，这么高速度旋转起来，这个天体就散开了。中子星是高密度的小天体，密度高达1018克/立方厘米，所以能高速旋转而不瓦解。
中子星为什么会发射有规律的无线电波呢？通常是用“灯塔效应”来解释的。在大海边上的灯塔以强大的光束扫过夜空，从远方看来是一闪一闪的光。中子星具有强大的磁场，磁场强度可达108特斯拉。电子沿磁力线作螺旋状运动时，就会辐射电磁波（即“同步加速辐射”）。如果磁轴与中子星的自转轴不重合，那么磁极就会绕自转轴旋转着，由磁极辐射的电磁波，就像旋转的灯塔一样扫过空间。当它扫过我们的射电望远镜时，就形成一个脉冲信号。中子星旋转一周，它的电磁波束也在空中扫一圈，我们就周期性地得到一次次脉冲信号。所以射电脉冲的周期就是中子星的自转周期。
脉冲星也是恒星演化到晚期的产物之一，是质量比4个太阳质量更大的恒星，后期会发生超新星爆发。爆发与引力相结合，有向外与向内的作用。向外的是物质抛射成为星云，向内的巨大压力会把核心物质压缩得更为密实。理论上证明了，在巨大压力下，电子都被挤压到与质子相结合，成为中子简并态，密度达到1015克/立方厘米以上。由这种物质构成的天体就是中子星。1968年在蟹状星云（超新星爆发的遗迹）中找到了一颗脉冲星，证明了中子星的确是超新星爆发后形成的。
中子星内部不会有新能源，它的辐射能量必然只能从积存的转动能量来支付，因此它的自转会愈来愈慢，即周期在逐渐延长。近年来的精密观测证实了这一点（例如蟹状星云中子星大约在10万年变慢1秒钟）。
我国学者对中子星做了不少理论研究，认为中子星还可能有更精细的结构。
