Algunas estrellas brillan más que otras. Su brillo es un factor que depende de cuánta energía irradien (es decir, su luminosidad) y de cuán lejos de la Tierra se encuentren. El color de las estrellas también puede variar, porque su temperatura no es siempre la misma. Las estrellas más calientes son blancas o azules, mientras que las más frías son de tonos naranjas o rojos.
Al graficar estas y otras variables en un esquema que se denomina diagrama de Hertzsprung-Russell, los astrónomos pueden clasificar las estrellas en grupos. Además de las estrellas de secuencia principal y las enanas blancas, podemos mencionar otros grupos, como las estrellas enanas, las gigantes y las supergigantes. Las supergigantes pueden llegar a tener un radio mil veces mayor al del mismísimo Sol.
El 90 por ciento del tiempo de vida de las estrellas transcurre en la fase de secuencia principal. El Sol terrestre, de unos 4,6 mil millones de años de antigüedad, es una estrella enana amarilla de tamaño promedio; y los astrónomos prevén que continuará en la fase de secuencia principal por algunos miles de millones de años más.
A medida que avanza la vida de las estrellas hacia el final, gran parte de su hidrógeno se convierte en helio. El helio desciende hacia el núcleo de la estrella, aumentando su temperatura y provocando que su capa externa de gases calientes se expanda. Estas estrellas inmensas y expansivas se denominan gigantes rojas. Hay muchas formas en las que la vida de una estrella puede finalizar, y su destino depende de cuán gigante sea.
La fase de gigante roja es, en realidad, el paso previo a que una estrella se desprenda de sus capas externas y se convierta en un cuerpo pequeño y denso denominado enana blanca. Las enanas blancas enfrían su temperatura durante mil millones de años. Algunas, si existen como parte de un sistema de estrellas binarias, pueden acumular la materia excedente de sus estrellas compañeras hasta que sus superficies exploten; y así se producen las novas brillantes. Con el tiempo, todas las enanas blancas se oscurecen y dejan de producir energía. En ese momento, que los científicos aún no han observado, pasan a denominarse enanas negras.