恆星由非常熱的等離子體組成（等離子體是一種氣體，其大部分的電子和原子核是分離開的）。這些等離子體被自身的引力束縛在一起，形成恆星。恆星中心的核反應持續輸出能量。核反應最初通過質子-質子鏈（更大質量的恆星會進行碳-氮-氧CNO循環）將氫聚合成氦，進而再聚合成更重的元素。恆星中心的核聚變釋放的能量產生了巨大的輻射壓，這些壓力抵消了恆星在自身引力作用下坍塌的趨勢，使恆星得以保持穩定。通過這種方式，大多數質量與太陽相似或更少的恆星可以保持數十億甚至數百億年的穩定。

巨大的冷分子云的引力坍縮催生了恆星。雲團坍塌時會分裂成多個核，這些核的中心區域變得越來越緻密和炎熱。當溫度和壓力超過臨界值時，核聚變就被點燃了，標誌著一顆恆星的誕生。這顆年輕的恆星最初被一個由塵埃和氣體組成的原行星盤所包圍。在數百萬年的時間裡，這個圓盤分化為行星和更小的天體。

太陽是距離地球最近的恆星，赤道直徑約為140萬千米。其體積之大，可以容納大約130萬個地球。儘管與地球相比，太陽是巨大的，但宇宙中還有更大的恆星。超巨星大犬座VY的直徑約為太陽直徑的1400倍，這是迄今為止已知的最大恒星。假如將其放置在太陽系的中心，大犬座VY的表面將延伸到木星的軌道之外。也有比太陽小得多的恆星。最近的恆星——比鄰星是一顆直徑約20萬千米的紅矮星，僅僅是地球直徑的16倍。

雖然太陽看起來很均勻，但它的表面可能會存在一些黑斑，被稱為黑子。這些太陽黑子磁場強，溫度低，因此看起來很暗。太陽產生的黑子時多時少，約11年為變化週期。有時，太陽的磁場會被扭曲，產生大量能量，並以光和粒子爆發的形式釋放這些能量。這些爆發被稱為耀斑或日冕物質拋射。但即使在太陽平靜的時候，它也會不斷地向太空噴射熱磁化氣體，大約每秒15億千克。這些太陽風瀰漫在太陽系中並與行星相互作用。其他恆星也會產生耀斑和星風。

恆星表面的溫度可以在幾千攝氏度到五萬攝氏度之間。熾熱恆星的輻射大部分在電磁波譜的藍色和紫外線區域（短波長），因此看起來是藍色的。較冷的恆星看起來偏紅，因為它們在電磁光譜的紅色和紅外區域（長波長）輻射掉了大部分能量。

恆星之間的空間存在著微量物質，包含氣體、塵埃和高能粒子（“宇宙射線”）。這些物質被稱為星際介質。這種介質在星系的不同位置密度不同。然而，即使是在星際介質密度最高的區域，其密度仍然比實驗室中能製造的最佳真空的密度小一千倍。

計算機模擬告訴我們第一批恆星的壽命可達數百萬年。相比之下，類似於太陽的恆星的平均壽命約為100億年。低質量的紅矮星可以存活數万億年。一顆質量與太陽相似的恆星最終會演化成一顆紅巨星，然後將其大部分質量拋向太空，留下一顆被行星狀星雲包圍的緻密白矮星。一顆至少8倍太陽質量的恆星會演化成一顆紅超巨星，然後在超新星爆炸中，留下一顆中子星或一個恆星級黑洞。

一旦有東西穿過黑洞的事件視界，黑洞極強的引力場便會阻止其逃逸，甚至包括光。事件視界是包裹著黑洞的邊界面，在那裡，逃離黑洞引力場所需的速度將大於光速。理論模型預測，黑洞的中心是一個奇點，物質密度和時空曲率接近無窮大。恆星級黑洞的質量相當於幾十個太陽的質量，其半徑從幾千米到幾十千米（取決於質量）不等。

除了氫、大部分的氦和少量的鋰，目前宇宙中的所有元素都是通過恆星內部的核聚變產生的。類似太陽的低質量恆星會產生重達氧氣的元素，而大質量恆星可以產生比氧重、甚至重達鐵的元素。比鐵重的元素，如金和鈾，是在高能超新星爆炸和中子星碰撞的過程中產生的。當恆星死亡時，它們將大部分質量釋放到星際介質中。從這些物質中又會誕生新的恆星，形成了宇宙的循環往復。

除了氫、氦和少量鋰以外，各種元素主要在恆星內部產生，並在恆星生命的最後階段被釋放到太空中。這是構成我們身體的大部分元素的起源，例如骨骼中的鈣、血液中的鐵和DNA中的氮。同樣，那些構成其他動物、植物以及我們周圍大部分事物的元素都是在數十億年前由恆星產生的。