El sistema solar se formó hace 4568 millones de años por el colapso gravitatorio de una parte de una nube molecular gigante. Esta nube primigenia tenía varios años luz de diámetro y probablemente dio a luz a varias estrellas.41 Como es normal en las nubes moleculares, consistía principalmente de hidrógeno, algo de helio y pequeñas cantidades de elementos pesados surgidos de previas generaciones estelares. A medida que la región —conocida como nebulosa protosolar—42se convertía en el sistema solar, colapsaba y la conservación del momento angular hizo que rotase más deprisa. El centro, donde se acumuló la mayor parte de la masa, se volvió cada vez más caliente que el disco circundante.41 A medida que la nebulosa en contracción rotaba más deprisa, comenzó a aplanarse en un disco protoplanetario con un diámetro de alrededor de 200 ua 41 y una densa y caliente protoestrella en el centro.43 44 Los planetas se formaron por acreción a partir de este disco 45 en el que el gas y el polvo atraídos gravitatoriamente entre sí se unen para formar cuerpos cada vez más grandes. En este escenario, cientos de protoplanetas podrían haber surgido en el temprano sistema solar que acabaron fusionándose o fueron destruidos dejando los planetas, los planetas enanos y el resto de cuerpos menores.
Gracias a sus puntos de ebullición más altos, solo los metales y silicatos podían existir en forma sólida cerca del Sol, en el cálido sistema solar interior; estos fueron finalmente los componentes de Mercurio, Venus, la Tierra y Marte: los planetas rocosos. Debido a que los metales solo eran una pequeña parte de la nebulosa solar, los planetas terrestres no se podían hacer muy grandes. Los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron más lejos, más allá de la línea de congelación: el límite entre las órbitas de Marte y Júpiter donde las temperaturas son lo suficientemente bajas como para que los compuestos volátiles permanezcan sólidos. Los hielos que forman estos planetas eran más abundantes que los metales y silicatos que formaron los planetas terrestres interiores, por lo que los permitió crecer hasta ser lo suficientemente masivos como para capturar grandes atmósferas de hidrógeno y helio: los elementos más ligeros y abundantes. Los residuos restantes que no llegaron a convertirse en planetas se agruparon en regiones como el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. El modelo de Niza explica la aparición de estas regiones y propone que los planetas exteriores se podrían haber formado en sitios diferentes de los actuales a los que habrían llegado tras múltiples interacciones gravitatorias.
Tras cincuenta millones de años, la densidad del hidrógeno y la presión en el centro de la protoestrella se hicieron tan grandes que comenzó la fusión termonuclear.46 La temperatura, la velocidad de reacción, la presión y la densidad aumentaron hasta alcanzar el equilibrio hidrostático: la presión térmica igualó a la fuerza de la gravedad. En ese momento, el Sol entró en la secuencia principal.47 El tiempo que estará en la secuencia principal será de unos diez mil millones de años; en comparación, todas las fases previas al encendido termonuclear duraron unos dos mil millones de años.48 El viento solar formó la heliosfera que barrió los restos de gas y polvo del disco protoplanetario (y los expulsó al espacio interestelar), con lo que terminó el proceso de formación planetaria. Desde entonces, el Sol se ha ido haciendo cada vez más brillante; en la actualida es un 70 % más brillante que a su entrada en la secuencia principal.49
El sistema solar continuará más o menos como lo conocemos hasta que todo el hidrógeno del núcleo del Sol se haya convertido en helio, situación que tendrá lugar dentro de cinco mil millones de años. Esto marcará el final de la estancia del Sol en la secuencia principal. En ese momento el núcleo colapsará y la producción de energía será mucho mayor que en el presente. Las capas exteriores se expandirán unas doscientas sesenta veces su diámetro actual, por lo que se convertirá en una gigante roja. El gran aumento de su superficie hará que esté muchísimo más frío (del orden de 2600 K).48 Se espera que el Sol en expansión vaporice Mercurio y Venus y vuelva la Tierra inhabitable al mover la zona de habitabilidad más allá de la órbita de Marte. Por último, el núcleo estará lo bastante caliente para fusionar el helio; el Sol quemará helio durante una fracción del tiempo que estuvo quemando hidrógeno. El Sol no tiene la suficiente masa para comenzar la fusión de elementos pesados, por lo que las reacciones nucleares en el núcleo disminuirán. Las capas exteriores se perderán en el espacio en forma de nebulosa planetaria, devolviendo parte del material con el que se formó el Sol —enriquecido con elementos pesados como el carbono— al medio interestelar y dejando atrás una enana blanca con la mitad de la masa original del Sol y el tamaño de la Tierra.
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