Zdrojem energie, kterou hvězdy vyzařují jsou termonukleární reakce probíhající při vysokých tlacích a teplotách v nitrech hvězd. Při těchto reakcích se buď proton-protonovým řetězcem, nebo CNO řetězcem vytváří ze čtyř protonů jádro hélia, přičemž se uvolní energie asi 26 MeV.

Hvězdy vznikají z mezihvězdného plynu a prachu. Informace o hvězdách v různých stádiích vývoje podává stavový diagram hvězd, na němž je každá hvězda znázorněna bodem o souřadnicích log (T^ef.K ^-1 a log (L.L ^-1_SLUNCE.

Zářivý výkon L hvězdy souvisí s její povrchovou teplotou T_ef a poloměrem R.

Na stavovém diagramu hvězd se hvězdy soustřeďují do několika oblastí. Je to především hlavní posloupnost, větev obrů, větev nadobrů a oblast bílých trpaslíků.

Závěrečná stadia vývoje hvězd závisejí především na hmotnostech hvězd. Hvězdy s hmotností menší než asi 1,4 x hmotnost Slunce se stávají bílími trpaslíky, u nichž smršťování hvězdy zastaví tlak elektronového plynu. Hvězdy s hmotností 1,4 x hmotnost Slunce až asi 5 x hmotností slunce se smrští na tak malý objem, že z elektronů a protonů v nitru hvězdy vznikají neutrony - závěrečným stádiem vývoje je neutronová hvězda neboli pulsar. Je-li hmotnost hvězdy větší než 5 x hmotnost Slunce, neexistuje žádný mechanismus, který by smršťování hvězdy zastavil. Nastává gravitační kolaps hvězdy, intenzita gravitačního pole hvězdy vzroste natolik, že hvězdu nemůže opustit žádný hmotný objekt, tedy ani záření. Hvězdy, u nichž proběhl gravitační kolaps nazýváme gravitační díry.

.