Hertzsprung-Russell-diagrammet er et af de vigtigste værktøjer inden for astrofysik. Det plotter stjerner efter deres lysstyrke på den lodrette akse og deres temperatur eller spektraltype på den vandrette akse. Da astronomer begyndte at plotte stjerner på denne måde i begyndelsen af ​​det 20. århundrede, fandt de mønstre, der afslørede, hvordan stjerner lever og dør.

De fleste stjerner falder langs et diagonalt bånd kaldet hovedserien. Disse er stjerner, der smelter brint sammen til helium i deres kerne. Solen er en hovedseriestjerne. Ovenfor og til højre er røde kæmper og superkæmper, stjerner, der har opbrugt deres kernebrint og udvidet sig. Nedenfor og til venstre er hvide dværge, de afkølende rester af døde stjerner.

Diagrammet er også et evolutionært kort. En stjernes position på diagrammet fortæller dig dens alder, masse og livsstadie. Efterhånden som en stjerne udvikler sig, bevæger den sig hen over diagrammet på forudsigelige måder. Hovedsekvensen er der, hvor stjerner tilbringer det meste af deres liv. De kæmpe grene er der, hvor de går hen, når de løber tør for brændstof.

HR-diagrammet blev uafhængigt udviklet af Ejnar Hertzsprung og Henry Norris Russell omkring 1910. Det er fortsat et grundlæggende værktøj til at forstå stjernepopulationer og galaksers historie.