Un buco nero si forma quando una certa quantità di materia con tutte le forme di energia che l'accompagna oltre all'energia di massa, cioè per esempio l'energia termica, elastica, rotazionale, di pressione, elettromagnetica e altro, si contrae sotto l'azione del proprio campo gravitazionale senza che esistano campi antagonisti che siano in grado di frenare il collasso e di arrestarlo.  Ciò accade in tutte le situazioni che possiamo immaginare. La Terra, per esempio, è una sfera (piu' o meno) con una crosta solida e un nucleo fluido; la massa della Terra che vale circa 5,9 x 10^{27} grammi (uno seguito da 27 zeri!) genera un campo gravitazionale che tenderebbe a comprimerla. In effetti essa si ridurrebbe a un grumo denso di materia se non fosse per la resistenza offerta dalla pressione generata dalle strutture molecolari della sua composizione oltre che dalla pressione esercitata dal suo nucleo che è a temperatura elevatissima. La massa della Terra è troppo piccola per generare un campo gravitazionale in grado di sovrastare le forze di cui sopra per cui essa e' stabile rispetto al collasso. Ma se consideriamo oggetti più grandi come il Sole che ha una massa di circa 2 x 10^{33} grammi (uno seguito da trentatre zeri!), allora occorrono forze ben più potenti di quelle reperibili sulla Terra per contrastare il suo campo gravitazionale. Il Sole è una grande sfera composta prevalentemente di idrogeno e si mantiene in equilibrio rispetto al collasso gravitazionale per effetto delle reazioni nucleari al suo interno che trasformano l'idrogeno in elio e altri elementi, producendo una quantità di energia che in parte viene utilizzata per bilanciare la pressione gravitazionale e in parte per fornirci la luce che osserviamo e che permette la vita. Quando fra un certo numero di miliardi di anni il combustibile al centro del Sole si esaurirà e non sarà piu' disponibile una pressione sufficientemente grande, allora il Sole soccomberà all'azione del suo campo gravitazionale. Quando ciò accade una stella, a seconda della sua massa, può diventare una nana bianca, una stella di neutroni o un buco nero. Nei primi due casi si ha ancora una stella in equilibrio per l'insorgere di una pressione di natura quantistica che è sufficientemente grande da bilanciare il peso della stella stessa, ma l'ultimo caso, cioè il buco nero, si ha quando neanche le pressioni estreme di cui sopra sono in grado di contrastare il campo gravitazionale.
Il buco nero è un oggetto molto piccolo; con una massa pari a quella del Sole il buco nero avrebbe un raggio di appena un paio di chilometri, per cui una evidenza osservativa che punti verso un buco nero è quella di moti orbitali di stelle normali o di gas eccitato confinati in spazi molto piu' piccoli dei raggi delle  masse responsabili del moto stesso qualora queste ultime fossero delle stelle normali o degli ammassi stellari.
Questo criterio di individuazione di un buco nero e' anche quello seguito nei modelli numerici che descrivono  il collasso di una stella in generale.