En protostjerne er en ung stjerne som fortsatt er i ferd med å dannes. Den begynner som en tett klump av gass og støv inne i en molekylær sky. Tyngdekraften trekker klumpen sammen, og når den kollapser, varmes den opp. Sentrum blir varmere og tettere, men det er ennå ikke varmt nok for kjernefusjon. Protostjernen skinner ved å omdanne gravitasjonsenergi til varme, ikke ved å smelte sammen hydrogen.

Kollapsen tar tid. En protostjerne med lav masse kan bruke millioner av år på å nå hovedsekvensen. En protostjerne med høy masse kan bare bruke noen få hundre tusen år. I løpet av denne fasen er protostjernen omgitt av en skive av gass og støv. Noe av dette materialet faller ned på protostjernen. Noe av det kan danne planeter. Noe blåses bort av jetstråler og utstrømninger.

Protostjerner er skjult inne i sine fødselsskyer. Synlig lys kan ikke trenge gjennom støvet. Infrarøde teleskoper og radioteleskoper kan se gjennom det og avsløre protostjernen og skiven dens. James Webb-romteleskopet har observert protostjerner i enestående detalj, og fanget opp jetstrålene og utstrømningene som følger med dannelsen deres.

I det øyeblikket en protostjerne antenner hydrogenfusjon, blir den en ekte stjerne. Det øyeblikket markerer slutten på dens fødsel og begynnelsen på dens lange liv på hovedserien.