巨星和矮星
恒星不能夠僅僅按照光譜分類去歸類。盡管溫度是一個區別恒星的捷徑，但它并沒有給出關于恒星大小的任何信息：氫燃料恒星的大小可以從太陽半徑的約1/10到太陽半徑的100倍。隨著恒星年齡的增長，一些恒星的半徑增加到太陽半徑的1000倍；恒星的質量從太陽的0.08倍直到100倍。
兩顆具有不同大小的相同溫度恒星有不同的亮度，這在它們的光譜中難以發現。為了區分這些差異，采用了一個五亮度等級的系統：Ⅰ組恒星為超巨星；Ⅱ組為亮巨星；Ⅲ組為巨星；Ⅳ組為亞巨星；以及Ⅴ組的“主序”恒星。主序分類包括了后光譜類型（G、K、M）矮星，分類為K或M的所有主序恒星都是紅矮星。白矮星是恒星的遺跡，不包括在這一體系中。右邊這幅圖表名為赫羅圖，將恒星按照亮度和溫度的關系顯示出來。
太陽位于赫羅圖上太陽亮度與太陽光球層溫度——5800開的交會點上。如果將其他恒星也畫在這張圖上，可以明顯看到大部分恒星位于一條從右下角低亮度的紅矮星向上通過太陽的位置，再到達左上角高亮度的藍色恒星位置的S形帶上。這就是主序，在這里恒星度過其生命周期中的大部分時間。隨著恒星年齡增加，它逐漸從主序離開，這是因為它的亮度是由它核心部分氫到氦的核聚變釋放的能量所產生的，當氫的燃燒停止而氦開始燃燒時，恒星所釋放能量的量發生變化，這一內部的變化導致了恒星外部也隨之變化，恒星的亮度增加，而溫度下降，因此它將移動到赫羅圖的右上部分，這一部分主要為紅巨星。處于生命最后時期的老年恒星占據了這一區域。在所有的核反應停止后，大多數恒星結束于圖的左下角部分，在這里包含了白矮星和恒星遺跡。
←天狼星——夜空中最亮的恒星——是一顆位于大犬座的明亮白色恒星，距離地球8.7光年，是距離我們第六近的恒星系統。仔細的觀測表明它實際上是具有一顆白矮星伴星的雙星，其質量比為2.5：1。天狼星具有A類光譜，其亮度是太陽的26倍。
↑天蝎座α星——一顆紅超巨星，位于赫羅圖的右上角。紅超巨星是天空中最大的恒星，有著太陽500倍的直徑。它們可能比太陽亮3萬倍，盡管它們有著較低的表面溫度——僅約為3000開。它們也遠不如其他恒星致密。
↑夜空中的每顆恒星都被繪在了赫羅圖上。赫羅圖是由艾納希·赫芝普隆和亨利·諾里斯·羅素在19世紀20年代分別獨立設計出的顯示恒星亮度和光譜分類的關系圖。大部分恒星——穩定的“中年”天體，如天狼星——位于圖中從左上到右下的一條S形曲線上，這一集合被稱為主序。最大的恒星位于圖中的右上角；最小的恒星位于圖中底部。紅矮星仍是主序的一部分。白矮星是小質量恒星在生命最后時期崩塌留下的致密核。
↑恒星的大小、質量和溫度很不相同。太陽通常作為測量的標準，在這一尺度下，它的質量為1，亮度為1，半徑也為1。具有相同溫度的恒星每單位表面面積釋放出等量的能量，亮度隨大小而增加。超巨星和巨星如天蝎座α星（1）和金牛座α星（2）要比太陽（4）更大且更亮——金牛座α星比太陽大25倍，亮200倍，但它們的溫度也更低：天蝎座α星只有太陽一半的溫度，表面溫度約為3000開。與太陽一起位于主序上的大陵變星是一顆B型恒星，比太陽大7倍，但更熱也更亮：大約有1.1萬開以及太陽100倍的亮度。天狼星B（5）等白矮星很微小——大約與地球一樣大，但十分灼熱（約1萬開），但它的亮度比太陽小1000倍。