Under hovedsekvensfasen forbliver Solens energiudbytte og temperatur relativt stabile. Solen smelter gradvist brint sammen til helium i sin kerne, og efterhånden som den gør det, bliver dens kerne varmere og tættere. Solens overfladetemperatur stiger også lidt over tid.
I slutningen af hovedsekvensfasen vil Solen løbe tør for brintbrændstof i sin kerne. Dette vil få Solen til at udvikle sig til en rød kæmpestjerne, som er en meget større og køligere stjerne. Solen vil så til sidst kollapse under sin egen tyngdekraft og blive en hvid dværgstjerne, som er en meget varm, men tæt stjerne.