Protohvězda je mladá hvězda, která je stále ve fázi formování. Začíná jako hustý shluk plynu a prachu uvnitř molekulárního mračna. Gravitace shluk přitahuje k sobě a jak se hroutí, zahřívá se. Střed se zahřívá a hustší, ale ještě není dostatečně horký pro jadernou fúzi. Protohvězda září přeměnou gravitační energie na teplo, nikoli fúzí vodíku.

Kolaps vyžaduje čas. Protohvězdě s nízkou hmotností může trvat miliony let, než dosáhne hlavní posloupnosti. Protohvězdě s vysokou hmotností to může trvat jen několik set tisíc let. Během této fáze je protohvězda obklopena diskem plynu a prachu. Část tohoto materiálu dopadá na protohvězdu. Z části se mohou tvořit planety. Část je odfouknuta výtrysky a odtoky.

Protohvězdy jsou skryty uvnitř svých rodných oblaků. Viditelné světlo nemůže proniknout prachem. Infračervené a radioteleskopy skrz něj dokáží vidět a odhalit protohvězdu a její disk. Vesmírný dalekohled Jamese Webba pozoroval protohvězdy v nebývalých detailech a zachytil výtrysky a výtoky, které doprovázejí jejich vznik.

V okamžiku, kdy protohvězda zažehne vodíkovou fúzi, se stane skutečnou hvězdou. Tento okamžik označuje konec jejího zrození a začátek jejího dlouhého života na hlavní posloupnosti.