Một ngôi sao khổng lồ đỏ là một sao khổng lồ toả sáng với khối lượng thấp hay trung bình đang ở giai đoạn cuối hành trình tiến hoá của nó. Vật chất trong lõi thoái hoá electron và bị nén rất chặt, vì thế khí quyển bên ngoài phồng ra và loãng đi, khiến bán kính mở rộng và nhiệt độ bề mặt hạ xuống thấp, thỉnh thoảng chỉ còn 5.000 K hay thấp hơn. Bề ngoài của sao đỏ khổng lồ trong khoảng màu vàng hay đỏ, gồm các kiểu quang phổ K và M, nhưng cũng gồm cả các sao hạng S và hầu hết các sao carbon.Đa số các ngôi sao đỏ khổng lồ thông thường là những ngôi sao được gọi là những ngôi sao Nhánh Sao đỏ Khổng lồ (RGB) với vỏ vẫn đang tổng hợp hydro, trong khi lõi là heli không hoạt động. Trường hợp khác của những ngôi sao đỏ khổng lồ đáng chú ý là những ngôi sao Nhánh Tiệm cận Khổng lồ (AGB) tạo ra carbon bởi quá trình triple-alpha từ heli. Trong số sao có các ngôi sao carbon kiểu C-N và cuối C-R.Các ngôi sao đỏ khổng lồ đáng chú ý trên bầu trời đêm gồm Mira A, Gamma Crucis và Alpha Vulpeculae (Lucida Anseris), Betelgeuse (Sao sâm số 4), Antares A.