Hertzsprung-Russell-diagrammet är ett av de viktigaste verktygen inom astrofysik. Det plottar stjärnor efter deras luminositet på den vertikala axeln och deras temperatur eller spektraltyp på den horisontella axeln. När astronomer började plotta stjärnor på detta sätt i början av 1900-talet fann de mönster som avslöjade hur stjärnor lever och dör.

De flesta stjärnor faller längs ett diagonalt band som kallas huvudserien. Dessa är stjärnor som smälter samman väte till helium i sina kärnor. Solen är en huvudseriestjärna. Ovanför och till höger finns röda jättar och superjättar, stjärnor som har förbrukat sitt kärnväte och expanderat. Nedanför och till vänster finns vita dvärgar, de svalnande resterna av döda stjärnor.

Diagrammet är också en evolutionär karta. En stjärnas position i diagrammet visar dess ålder, massa och livsstadium. Allt eftersom en stjärna utvecklas rör den sig över diagrammet på förutsägbara sätt. Huvudsekvensen är där stjärnorna tillbringar större delen av sina liv. De gigantiska grenarna är dit de tar vägen när de får slut på bränsle.

HR-diagrammet utvecklades oberoende av varandra av Ejnar Hertzsprung och Henry Norris Russell omkring 1910. Det är fortfarande ett grundläggande verktyg för att förstå stjärnpopulationer och galaxers historia.