Kvarkova zvezda je izjemno stisnjen, eksotičen objekt, za katerega je teoretizirano, da nastane iz približno 1 % vseh nevtronskih zvezd, ki pa se zanesljivo tvorijo ob propadu zvezd z 1.5 – 3.0 sončne mase. Zvezde kvarkov niso bile dokončno opažene, vendar je rentgenski observatorij Chandra 10. aprila 2002 zabeležil dva obetavna kandidata. Od takrat so opazili še enega kandidata, vendar je potrebnih več dokazov, preden se lahko obstoj zvezd kvarkov pozitivno potrdi z nizko stopnjo napake.
Zvezde z več kot približno 1.35 sončne mase, vendar manj kot 3 ali več (manj od Tolman-Oppenheimer-Volkoffove meje), se sčasoma katastrofalno zrušijo v nevtronsko zvezdo, kompakten objekt velikosti majhnega mesta. Ena čajna žlička snovi nevtronske zvezde tehta milijardo ton (več kot 1.1 milijarde ton). Gravitacija je tako močna, da so najvišje “gore” na nevtronski zvezdi visoke le nekaj mm. Kvarkova zvezda je teoretiziran objekt, ki je še bolj kompakten od nevtronske zvezde. V nevtronski zvezdi je degeneracijski tlak med nevtroni tisti, ki preprečuje, da bi se telo zrušilo v črno luknjo – v kvarkovi zvezdi je to tlak med kvarki.
V nevtronski zvezdi se vsi elektroni zlijejo s protoni, da ustvarijo nič drugega kot nevtrone. Nevtronsko zvezdo lahko vidimo en sam orjaški atom, jedro, sestavljeno izključno iz nevtronov, obdano s tanko elektronsko lupino. V kvarkovi zvezdi se sestavni kvarki nevtronov vržejo naokoli in se rekombinirajo, preoblikujejo se iz znanih kvarkov navzgor in navzdol, ki sestavljajo vse delce na Zemlji, v masivnejše čudne kvarke, ki jih poznamo le iz visokoenergetskih poskusi s pospeševalnikom delcev. Kvarkovo zvezdo lahko vidimo kot en sam velikanski hadron (proton ali nevtron), vendar z veliko kvadrilijoni kvarkov in ne le s tipičnimi tremi.
Ko se nevtronska zvezda sesede v kvarkovo zvezdo, naj bi povzročila dogodek, imenovan kvark nova. Proces, s katerim se kvarki odstranijo iz nevtronov, bi sprostil ogromno energije, celo več kot najbolj energične jedrske reakcije, kar bi povzročilo verjetno najbolj impresivne eksplozije od velikega poka. Lahko se zgodi, da so skrivnostni izbruhi žarkov gama (GRB) pravzaprav kvarkovi nove.