恒星由非常热的等离子体组成（等离子体是一种气体，其大部分的电子和原子核是分离开的）。这些等离子体被自身的引力束缚在一起，形成恒星。恒星中心的核反应持续输出能量。核反应最初通过质子-质子链（更大质量的恒星会进行碳-氮-氧CNO循环）将氢聚合成氦，进而再聚合成更重的元素。恒星中心的核聚变释放的能量产生了巨大的辐射压，这些压力抵消了恒星在自身引力作用下坍塌的趋势，使恒星得以保持稳定。通过这种方式，大多数质量与太阳相似或更少的恒星可以保持数十亿甚至数百亿年的稳定。

巨大的冷分子云的引力坍缩催生了恒星。云团坍塌时会分裂成多个核，这些核的中心区域变得越来越致密和炎热。当温度和压力超过临界值时，核聚变就被点燃了，标志着一颗恒星的诞生。这颗年轻的恒星最初被一个由尘埃和气体组成的原行星盘所包围。在数百万年的时间里，这个圆盘分化为行星和更小的天体。

太阳是距离地球最近的恒星，赤道直径约为140万千米。其体积之大，可以容纳大约130万个地球。尽管与地球相比，太阳是巨大的，但宇宙中还有更大的恒星。超巨星大犬座VY的直径约为太阳直径的1400倍，这是迄今为止已知的最大恒星。假如将其放置在太阳系的中心，大犬座VY的表面将延伸到木星的轨道之外。也有比太阳小得多的恒星。最近的恒星——比邻星是一颗直径约20万千米的红矮星，仅仅是地球直径的16倍。

虽然太阳看起来很均匀，但它的表面可能会存在一些黑斑，被称为黑子。这些太阳黑子磁场强，温度低，因此看起来很暗。太阳产生的黑子时多时少，约11年为变化周期。有时，太阳的磁场会被扭曲，产生大量能量，并以光和粒子爆发的形式释放这些能量。这些爆发被称为耀斑或日冕物质抛射。但即使在太阳平静的时候，它也会不断地向太空喷射热磁化气体，大约每秒15亿千克。这些太阳风弥漫在太阳系中并与行星相互作用。其他恒星也会产生耀斑和星风。

恒星表面的温度可以在几千摄氏度到五万摄氏度之间。炽热恒星的辐射大部分在电磁波谱的蓝色和紫外线区域（短波长），因此看起来是蓝色的。较冷的恒星看起来偏红，因为它们在电磁光谱的红色和红外区域（长波长）辐射掉了大部分能量。

恒星之间的空间存在着微量物质，包含气体、尘埃和高能粒子（“宇宙射线”）。这些物质被称为星际介质。这种介质在星系的不同位置密度不同。然而，即使是在星际介质密度最高的区域，其密度仍然比实验室中能制造的最佳真空的密度小一千倍。

计算机模拟告诉我们第一批恒星的寿命可达数百万年。相比之下，类似于太阳的恒星的平均寿命约为100亿年。低质量的红矮星可以存活数万亿年。一颗质量与太阳相似的恒星最终会演化成一颗红巨星，然后将其大部分质量抛向太空，留下一颗被行星状星云包围的致密白矮星。一颗至少8倍太阳质量的恒星会演化成一颗红超巨星，然后在超新星爆炸中，留下一颗中子星或一个恒星级黑洞。

一旦有东西穿过黑洞的事件视界，黑洞极强的引力场便会阻止其逃逸，甚至包括光。事件视界是包裹着黑洞的边界面，在那里，逃离黑洞引力场所需的速度将大于光速。理论模型预测，黑洞的中心是一个奇点，物质密度和时空曲率接近无穷大。恒星级黑洞的质量相当于几十个太阳的质量，其半径从几千米到几十千米（取决于质量）不等。

除了氢、大部分的氦和少量的锂，目前宇宙中的所有元素都是通过恒星内部的核聚变产生的。类似太阳的低质量恒星会产生重达氧气的元素，而大质量恒星可以产生比氧重、甚至重达铁的元素。比铁重的元素，如金和铀，是在高能超新星爆炸和中子星碰撞的过程中产生的。当恒星死亡时，它们将大部分质量释放到星际介质中。从这些物质中又会诞生新的恒星，形成了宇宙的循环往复。

除了氢、氦和少量锂以外，各种元素主要在恒星内部产生，并在恒星生命的最后阶段被释放到太空中。这是构成我们身体的大部分元素的起源，例如骨骼中的钙、血液中的铁和DNA中的氮。同样，那些构成其他动物、植物以及我们周围大部分事物的元素都是在数十亿年前由恒星产生的。