Les supergéantes rouges sont des étoiles relativement massives qui sont en train de terminer leur phase de séquence principale. En d'autres termes, elles ont consommé l'ensemble de leur hydrogène dans leur cœur. Puisque la pression vers l'intérieur liée à la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) gravitationnelle n'est plus contrebalancée par la pression de radiation (La pression de radiation est la pression exercée sur une surface exposée à un rayonnement...) créée dans le cœur par les réactions nucléaires, le cœur s'effondre lentement. Cet effondrement dégage une importante quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) gravitationnelle qui provoque l'expansion de l'enveloppe de l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...). Ainsi, son rayon s'accroît considérablement (pouvant même atteindre des centaines de fois le rayon du Soleil), et sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) décroît (puisqu'à luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) constante, elle est distribuée sur une plus grande surface). D'où le terme de supergéante (en raison du rayon) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) (en raison de la faible température).
Les supergéantes rouges sont produites par des étoiles dont la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) initiale est de l'ordre de 20 masses solaires. Elles sont les grandes sœurs des géantes rouges. Certaines étoiles (en fonction de cette masse initiale, et de l'intensité des vents stellaires durant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de séquence principale) finissent leur vie (La vie est le nom donné :) comme telles, et explosent en supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...). D'autres (les plus massives d'entre elles) entrent dans le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...) Wolf-Rayet. Leur cœur s'est contracté jusqu'à ce que la température et la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) soient suffisantes pour que la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) de l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...) démarre. Ce type de combustion dégage beaucoup plus d'énergie que celui de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), et donc la pression de radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) augmente énormément. Le phénomène de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) s'intensifie, et la quantité de perte de masse décuple.
Une des anecdotes à propos des étoiles supergéantes rouges est que certaines d'entre elles pourraient être en fait des objets de Thorne-Zytkow.
Antarès (Antarès est une étoile double du Scorpion dont la plus brillante composante (α Scorpii) est...) dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte...) du Scorpion ou Bételgeuse (Le terme Bételgeuse fait référence à:) dans celle d'Orion sont deux des supergéantes rouges les plus connues.