Stjerner tilbringer det meste af deres liv på hovedserien. Det er den lange, stabile fase, hvor en stjerne smelter brint sammen til helium i sin kerne. Det udadgående tryk fra fusionen afbalancerer tyngdekraftens indadgående træk, og stjernen skinner konstant i millioner til milliarder af år. Solen har været på hovedserien i omkring 4,6 milliarder år og vil forblive der i cirka 5 milliarder år mere.

Hovedsekvensen er ikke en enkelt tilstand. Det er et bånd på Hertzsprung-Russell-diagrammet, der går fra varme, klare blå stjerner øverst til venstre til kolde, svage røde dværge nederst til højre. En stjernes position på båndet afhænger næsten udelukkende af dens masse. Massive stjerner brænder varmt og hurtigt og lever kun et par millioner år. Røde dværge med lav masse nipper til deres brændstof og kan leve i billioner af år.

Når en stjerne udtømmer brinten i sin kerne, forlader den hovedserien. Hvad der sker derefter afhænger af dens masse. En stjerne som Solen udvider sig til en rød kæmpe, afgiver derefter sine ydre lag og bliver en hvid dværg. En massiv stjerne svulmer op til en superkæmpe og ender i en supernova, hvor den efterlader en neutronstjerne eller et sort hul.

Hovedsekvensen er der, hvor handlingen finder sted. De fleste af de stjerner, du kan se med dine egne øjne, er der.