Een ster lichter dan acht zonsmassa's bestaat aan het eind van zijn leven uit een compacte kern en een grote 'luchtige' mantel. Deze mantel bestaat voornamelijk uit waterstof. De buitenste lagen worden in de laatste tienduizend jaar van het leven van de ster de ruimte ingeblazen. De ster is dan zichtbaar als een planetaire nevel. Als de hele mantel is verdwenen blijft alleen de kleine, withete kern van de ster over. De ster is ineengekrompen tot een witte dwerg.

Een witte dwerg bestaat hoofdzakelijk uit koolstof en zuurstof. Echter door de hoge druk en de hoge temperatuur in de kern is de materie zo gecomprimeerd dat de atoomkernen zo dicht bij elkaar zitten dat de elektronen niet meer weten bij welke kern ze horen. Zulke 'gedegenereerde' materie heeft aparte eigenschappen, waardoor bijvoorbeeld zwaardere witte dwergen kleiner zijn dan lichtere. Een witte dwerg is typisch ongeveer half zo zwaar als de zon, maar is net zo klein als de aarde.

Witte dwergen produceren zelf geen energie meer, maar zijn heet en stralen daardoor licht uit. De temperatuur en de helderheid van het object nemen hierbij af. Dit gaat echter zo langzaam dat witte dwergen die in het begin van het leven van onze melkweg zijn gevormd, nog steeds zichtbaar zijn, mits ze relatief dicht bij de aarde staan. Op de foto links zien we witte dwergen in het centrum van sterhoop M4. Ver weg zijn witte dwergen moeilijk te detecteren omdat ze zo lichtzwak zijn. Door de temperatuur en de helderheid van de koelste witte dwergen te vergelijken met theoretische modellen, kunnen sterrenkundigen een idee krijgen van de leeftijd van de Melkweg. Ze vinden daarvoor ongeveer 10 miljard jaar.

Huble Space Telescope opname van een witte dwerg in NGC 1818.

Veel witte dwergen zijn onderdeel van een dubbelstersysteem, met een andere witte dwerg, een neutronen ster, een rode reus of een hoofdreeksster. Een beroemde witte dwerg is Sirius B (het kleine blauwe puntje), de begeleider van Sirius, de helderste ster aan de nachtelijke hemel.

Een speciale soort dubbelsterren zijn de cataclysmische variabelen. Dit zijn dubbelsterren waarin een witte dwerg materiaal van de begeleidende 'normale' ster (voorgrond links) naar zich toe trekt via een accretieschijf (rechtsboven), net zoals in de röntgendubbelsterren. De 'normale' sterren zijn in het geval van een cataclysmische variabele lichter dan de zon.