Un tempo si credeva che le stelle giganti rosse fossero stelle molto giovani, all'inizio del loro ciclo vitale.
Oggi, invece, si sa con certezza che sono astri giunti agli ultimi stadi della loro esistenza normale di stelle che producono energia. Sono stelle ben diverse dalle giganti e supergiganti blu, che sono invece stelle giovanissime di grande massa. Dal punto di vista osservativo, è facile notare che le stelle giganti rosse si trovano sopratutto negli ammassi globulari, che sono gli oggetti più antichi della Galassia.
Prendiamo ora in considerazione un gruppo di stelle che si ha ragione di ritenere si siano formate contemporaneamente.
Se si costruisce in diagramma luminosità-temperatura (il diagramma H-R), si trova che la maggior parte di esse si dispone su una stretta striscia diagonale chiamata sequenza principale.
Ciò significa che le stelle più luminose sono anche quelle che hanno la temperatura maggiore. Vi è però un piccolo gruppo di stelle di bassa temperatura superficiale (ciò si vede dal tipico colore rosso di queste stelle) che hanno una grandissima luminosità; è questo il gruppo delle giganti rosse.
Ancora più al di sopra della striscia della sequenza principale vi è un gruppo di stelle di bassa temperatura, ma di luminosità ancora maggiore: si tratta del gruppo delle supergiganti rosse.
Com'è possibile che una stella così luminosa abbia una temperatura così bassa? Si tratta si stelle che hanno una superficie emittente enormemente grande.
Le stelle di massa piccola consumano la loro riserva di idrogeno molto lentamente e quindi restano nella sequenza principale anche per una decina di miliardi di anni. Poi si gonfiano ed escono dalla sequenza principale diventando giganti rosse.
Le stelle di grande massa consumano invece molto più velocemente l'idrogeno e restano nella sequenza principale solo per qualche centinaiadi milioni di anni. Poi si gonfiano anch'esse e diventano supergiganti rosse con bassa temperatura superficiale, ma con luminosità molto maggiore delle giganti rosse.