Los Agujeros negros son el resultado de la muerte de estrellas masivas exceptuando las de
supernovas tipo Ia . Cuando la masa restante de una estrella que se ha convertido en supernova es superior a 2.8 masas del Sol, la estrella sufre un colapso o implosión. Siendo increíblemente grande la atracción gravitacional, la estrella se contrae sin que pueda frenarse por la repulsión electrónica como ocurre con las estrellas enanas blancas o por los neutrones como en el caso de las estrellas de neutrones. Así, la estrella se vuelve lo que se llama una
singularidad y la atracción gravitatoria en su superficie es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar de ahí. Toda la energía y materia se mueve dentro de un límite conocido como horizonte de eventos (u Horizonte de Sucesos). Por lo tanto, desde fuera del horizonte de eventos no es posible captar ningún tipo de energía de ese objeto llamado agujero negro. Entre las formas indirectas de localizarlos se encuentra la observación de fuentes de emisión en rayos X, ya que en muchas ocasiones los hoyos negros se producen en sistemas binarios (dos estrellas) y el agujero negro logra captar, dependiendo de su distancia a la otra estrella, material que gira en torno a éste ocasionando un aumento en la temperatura superior al millón de grados, lo que ocasiona emisión en rayos X. También se utilizan las lentes gravitatorias y los análisis espectrales. Hasta ahora el candidato más fuerte a ser hoyo negro es la fuente de rayos X Cygnus-X1. Los hoyos negros no sólo pueden ser el resultado de la muerte de una estrella, sino también de eventos posiblemente mucho más grandes en los cuales participen miles o millones de estrellas para formar los agujeros negros supermasivos en los núcleos de los cúmulos globulares de estrellas o en los núcleos de las galaxias. Para la existencia de estos agujeros supermasivos ya se han encontrado pruebas a través de observaciones del telescopio espacial Hubble.
El famoso Físico inglés Sthepen Hawking ha hecho la predicción de que al formarse partículas virtuales en las cercanías del horizonte de eventos, una de ellas podría caer en el agujero mientras la otra podría escapar al espacio, pareciendo surgir materia del hoyo negro. A esto se le conoce como la "Radiación de Hawking".
las leyes dinámicas de los agujeros negros se suponen iguales a las leyes de la termodinámica.
Las variedades propuestas incluyen los miniagujeros negros o primordiales (también primores), objetos de baja masa procedentes de los inicios del universo; agujeros negros Medianos o estelares, que se forman a partir de los núcleos de estrellas muy antiguas y masivas; y agujeros negros supermasivos, equivalentes en masa a varios cientos de millones de estrellas y situados en el centro de las galaxias.
Una concepción equivocada de los hoyos negros es ocasionada por la ciencia ficción y es la de un objeto cósmico "caníbal" que viaja por el espacio devorando estrellas, planetas y hasta galaxias. Si bien, como se ha explicado, la atracción gravitatoria de cualquier hoyo negro es muy grande, hay que recordar que ésta actúa de acuerdo a la Ley de la Gravitación Universal que nos dice: la atracción gravitacional es directamente proporcional al producto de las masas involucradas, pero inversamente proporcional a la distancia que separa los cuerpos. Por lo tanto, hipotéticamente podríamos aproximarnos a una distancia segura a un hoyo negro sin ser atraídos por el mismo. Así, los hoyos negros no son los cuerpos caníbales que nos hacen suponer.
Finalmente es importante indicar que en meses pasados se ha dado el descubrimiento de lo que se da en llamar hoyos negros "intermedios", indicando con esto que no serían tan masivos como los resultantes de la muerte de una estrella.