17世纪末，英国的米切尔和法国的拉普拉斯，根据牛顿力学得出，当一个天体表面逃逸速度等于光速时，这个天体将是看不见的，这样一个结论，是对黑洞存在的最初猜想了。

1915年年底，德国的卡尔·史瓦西应用广义相对论方程，计算得到了一个点状引力源周围的时空特性。史瓦西得出，随着与点状引力源距离的缩短，时空几何出现奇异性。当距离r＝2GM/c^2（M为中心质量，G为牛顿的万有引力常数，c为光速）时，空间和时间都丧失了自己的特性，时间趋于无限（可以理解为时间停滞了），空间弯曲到了自身，就是说，引力已经强大到光也无法逃脱了。而这正是米切尔和拉普拉斯根据牛顿力学得出的天体表面逃逸速度等于光速时的情形。
这个距离对太阳质量是3千米，对100万倍太阳质量是300万千米。对地球则是1厘米。在这个距离上，所有天体都是黑的，是不可见的。

黑洞是大质量恒星演化至终结时的残骸。当质量大于10倍太阳质量的恒星演化至红巨星阶段后，由于核燃料用尽，内核收缩，通过“铁芯灾变”发生超新星爆发，把外壳炸开，内核收缩，达到史瓦西半径，成为一个黑洞。在它周围，时空几何发生变化，时空急剧内缩，成为宇宙空间中的一个引力深阱。但在它的外围一定距离以外，时空依然如旧，不会有什么变化。

1920年，英国的安德森应用史瓦西的结果，计算了太阳成为黑洞时，太阳系的时空几何结构，他得出的结论是，“如果太阳持续收缩，终有一天它会消失在黑暗中，这不是因为它不再发光，而是因为它和引力场变得使光不能透过。”此后，更多的人对太阳如果成为黑洞，太阳系会如何进行了多次计算，结果是一致的：如果用一个与太阳质量相当的黑洞代替太阳，太阳系除了陷入一片黑暗外，不会有任何变化，各个行星依然会围绕这个黑洞正常运行。

黑洞仍然是一颗星，只是由于强大的引力，自身发出的光无法脱离，外界进入的所有物质和辐射也完全落入其中，好像是宇宙空间中的一个无底洞，所以才叫做黑洞。

根据计算，不产生一个恒星级黑洞，原恒星的质量不能小于10倍太阳质量，而由它形成的黑洞的质量，是3倍太阳质量。就是说，形成黑洞后，它的质量变小了，引力当然也变小了，只是由于它的质量过于集中，才会在它的周围形成强大的引力场。用史瓦西的结果说，就是r变小了，质量更加集中了，引力也更加集中了，如此而已。