Het wezenlijke verschil tussen de evolutie van lichte en zware sterren is het feit dat de druk en temperatuur in het centrum van de koolstof-zuurstofkern van een zware AGB-ster hoog genoeg is zodat koolstof en zuurstof tot zwaardere elementen kunnen fuseren, zoals neon, silicium, magnesium en uiteindelijk ijzer. Dit is de laatste fase.

We hebben nu een reuzenster met een soort uienschilstructuur. De buitenste laag is voornamelijk waterstof, daaronder zit een waterstofverbrandingslaag en daaronder een heliumverbrandingslaag. Deze structuur gaat door tot de groeiende ijzerkern. Omdat ijzer niet verder kan fuseren (daar komt namelijk geen energie meer bij vrij), zal de ijzerkern uiteindelijk in elkaar storten en zullen alle buitenlagen op deze ijzerkern vallen. Dit leidt tot een supernova-explosie. Na een supernova blijft een neutronenster of een zwart gat over. Zie hiervoor De dood van sterren.