目前人類觀察到的恆星，大約有30萬億億個，這個數量，比地球上的所有海灘和沙漠裡的總沙粒數更多，這大大增加了在地球以外的其他世界發現外星生命的可能性。太陽就是最接近地球的恆星，其次是處於半人馬座的比鄰星，它發出的光到達地球需要4.3年。
恆星是茫茫宇宙中除太陽、月亮和少數行星之外最引人注目的天體。早在上古時代，人們就對恆星充滿了好奇與幻想，中外都流行著非常動人的神話傳說。然而，直到望遠鏡出現後， 人們才對恆星有了最基本的認識，瞭解到恆星在天空中並不是恆定不變的。到了2 0世紀初， 愛因斯坦發表了著名的質能關係，人們對原子核反應所產生的巨大能量逐步認識，知道了恆星能量的來源，才漸漸認識到恆星本身也有生命週期，它們像人一樣會出生、生長、老去直至死亡。
天文學家經由觀測恆星的光譜、光度和在空間中的運動，可以測量恆星的質量、年齡、金屬量和許多其他的性質。恆星的總質量是決定恆星演化和最後命運的主要因素。其他特徵，包括 直徑、自轉、運動和溫度，都可以在演變的歷史中進行測量。描述許多恆星的溫度對光度關係的圖，也就是赫羅圖（HR圖），可以測量恆星的年齡和演化的階段。
恆星的顏色和在普通藍紫波段的主要光譜特徵：
O型﹕藍白色。紫外連續譜強。有電離氦﹑中性氦和氫線﹔二次電離碳﹑氮﹑氧線較弱。如獵戶座ι(中名伐三)。
B型﹕藍白色。氫線強﹐中性氦線明顯﹐無電離氦線﹐但有電離碳﹑氮﹑氧和二次電離硅線。如大熊座η(中名搖光)。
A型﹕白色。氫線極強﹐氦線消失﹐出現電離鎂和電離鈣線。如天琴座α(中名織女一)。
F型﹕黃白色。氫線強﹐但比A型弱。電離鈣線大大增強變寬﹐出現許多金屬線。如仙后座β(中名王良一)。
G型﹕黃色。氫線變弱﹐金屬線增強﹐電離鈣線很強很寬。如太陽﹑天龍座β(中名天棓三)。
K型﹕橙色。氫線弱﹐金屬線比G型中強得多。如金牛座α(中名畢宿五)。
M型﹕紅色。氧化鈦分子帶最突出﹐金屬線仍強﹐氫線很弱.
R和N型﹕橙到紅色。光譜同K和M型相似﹐但增加了很強的碳和氰的分子帶。後來把它們合稱為碳星﹐記為C。如雙魚座19號星。
S型﹕紅色。光譜同M型相似﹐但增加了強的氧化鋯分子帶﹐常有氫發射線。如雙子座R。
深邃夜空亮星之所以亮是因為它們的光度較高且/或離地球距離較近。由於目視星等並沒有實際的物理學意義，於是天文學家制定了絕對星等來描述星體的實際發光本領。假想把星體放在距離10秒差距（即32.6光年，秒差距亦是天文學上常用的距離單位，1秒差距=3.26光年）遠的地方，所觀測到的視星等，就是絕對星等了。通常絕對星等以大寫英文字母M表示。 以下是51顆在可見光波段從地球看起來最明亮的獨立的恆星絕對星等列表。此處只列出前51顆（包括太陽）。
觀測發現，有些恆星的光度、光譜和磁場等物理特性都隨時間的推移發生週期的、半規則的或無規則的變化。這種恆星叫作變星。變星分為兩大類：一類是由於幾個天體間的幾何位置發生變化或恆星自身的幾何形狀特殊等原因而造成的幾何變星；一類是由於恆星自身內部的物理過程而造成的物理變星。
幾何變星中，最為人們熟悉的是兩個恆星互相繞轉（有時還有氣環或氣盤參與）因而發生變光現象的食變星（即食雙星）。
物理變星，按變光的物理機制，主要分為脈動變星和爆發變星兩類。脈動變星的變光原因是：恆星在經過漫長的主星序階段以後（見赫羅圖），自身的大氣層發生週期性的或非週期性的膨脹和收縮，從而引起脈動性的光度變化。理論計算表明脈動週期與恆星密度的平方根成反比。因此那些重複週期為幾百乃至幾千天的晚型不規則變星、半規則變星和長週期變星都是體積巨大而密度很小的晚型巨星或超巨星週期約在1～50天之間的經典造父變星和週期約在，0.05～1.5天之間的天琴座RR型變星（又叫星團變星），是兩種最重要的脈動變星。
爆發變星按爆發規模可分為超新星、新星、矮新星、類新星和耀星等幾類。超新星的亮度會在很短期間內增大數億倍，然後在數月到一、二年內變得非常闇弱。暫時多數人認為這是恆星演化到晚期的現象。超新星的外部殼層以每秒鐘數千乃至上萬公里的速度向外膨脹，形成一個逐漸擴大而稀薄的星雲；內部則因極度壓縮而形成密度非常大的中子星之類的天體。最著名的銀河超新星是中國宋代（公元1054年）在金牛座發現的“天關客星”。
褐矮星（brown dwarf）是構成類似恆星，但質量不夠大，不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。褐矮星是質量介於最小恆星與最大行星之間的天體。
白矮星（White Dwarf，也稱為簡併矮星）是一種低光度、高密度、高溫度的恆星。因為它的顏色呈白色、體積比較矮小，因此被命名為白矮星。白矮星是演化到末期的恆星，主要由碳構成，外部覆蓋一層氫氣與氦氣。白矮星在億萬年的時間裡逐漸冷卻、變暗，它體積小，亮度低，但密度高，質量大。
對於大質量的恆星，如質量大於8倍太陽質量恆星，由於質量巨大，在它們演化到後期時，當核心區硅聚變產物-鐵-56積攢到一定程度時，往往會發生大規模的爆發。這種爆炸就是超新星爆發。現已證明，1572年和1604年的新星都屬於超新星。在銀河系和許多河外星系中都已經觀測到了超新星，總數達到數百顆。可是在歷史上，人們用肉眼直接觀測到並記錄下來的超新星，卻只有6顆。由於在一個星系中超新星是很少見的事件，銀河系大約每隔50年發生一次，為了得到良好的研究超新星的樣本需要定期檢測許多星系。2016年1月，中國科學家觀測到最強超新星，是太陽亮度5700億倍。
造父變星（Cepheid variable star）是一類高光度週期性脈動變星，也就是其亮度隨時間呈週期性變化。因典型星仙王座δ（中文名造父一）而得名。由於根據造父變星周光關係可以確定星團、星系的距離，因此造父變星被譽為“量天尺”。
恆星並非平均分佈在星系之中，多數恆星會彼此受引力影響而形成聚星，如雙星、三合星、甚至形成星團等由數萬至數百萬計的恆星組成的恆星集團。當兩顆雙星的軌道非常接近時，其引力作用或會對它們的演化產生重大的影響，例如一顆白矮星從它的伴星獲得吸積盤氣體成為新星。
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