Ein Roter Überriese ähnelt in Erscheinung einem Roten Riesen, ist jedoch wesentlich größer und massiver. Ein Überriese hat eine 10 bis 50-fache Sonnenmasse auf dem Hertzsprung-Russell-Diagramm und kann einen 1000-fach größeren Radius unserer Sonne besitzen.

Nach Erreichen des Drei-Alpha-Prozesses kollabiert der innere Kern bedingt durch Gravitation und erhitzt sich. Dies führt zu einer Ausdehnung der äußeren Gasschichten, die dabei abkühlen, ihre rötliche Farbe aber beibehalten. Die Absolute Helligkeit kann -10mag erreichen.

Ist die Masse des Roten Überriesen zu gering, kann der innere Kern nicht heiß genug werden, um zu schwereren Elementen zu verschmelzen. Die äußeren Gasschichten werden abgestoßen und zurück bleibt ein Weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.

Ist die Masse dagegen groß genug, kann der Rote Überriese zu einer Supernova explodieren.