الانهيار التثاقلي أو الانهيار التجاذبي هو انهيار مادة النجم نحو مركز كتلته تحت تأثير قوة جاذبيته الذاتية حيث تنضغط مادة النجم ليتحول إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود. كما أن لعملية الانهيار التثاقلي دورها الرئيسي في تشكل النجوم حيث أن الانكماش التثاقلي التدريجي للسدم يعمل على انضغاط مادتها الغازية لتتحول في نهاية الأمر إلى نجم.
يولد النجم من خلال الانهيار الجاذبي التدريجي لسحابة من الغاز بين النجوم. يرفع الضغط الناجم عن الانهيار التجريجي درجة حرارة النجم الوليد حتى يحدث الاندماج الحراري النووي في مركز النجم. وعند هذه الحالة يتوقف الانهيار تدريجياً حيث يوازن الضغط الحراري الخارجي قوى الجاذبية المتجهة إلى المركز. ثم يوجد النجم في حالة توازن ديناميكي، أي لا يكبر ولا يصغر. إلا أنه بمجرد استنفاد وقوده (من الهيدروجين) تقل طاقتة الداخلية، وينهار النجم على نفسه تحت ضغط جاذبيته في انفجار (يسمى سوبرنوفا) ويتقلص قلبه المعدني حتى يصل إلى حالة توازن جديدة، قد تكون قزم أبيض أو نجم نيوتروني، أو ثقب أسود، وهذا حسب كمية مادته الباقية.
فمثلا عندما ينتهي هيدروجين الشمس تتحول إلى عملاق أحمر، ثم تنفجر مخلفة ورائها قزم أبيض. أما نجم يحوي كتلة 4 كتل شمسية عندما ينتهي وقوده الهيدروجيني ينفجر وينتج منه نجما نيوترونيا، أما انتهاء عمر نجم تبلغ كتلته 8 كتل شمسية، فهذا ينفجر مخلفا ورائه ثقبا أسودا.