Das Hertzsprung-Russell-Diagramm ist eines der wichtigsten Werkzeuge der Astrophysik. Es trägt Sterne anhand ihrer Leuchtkraft auf der vertikalen Achse und ihrer Temperatur oder ihres Spektraltyps auf der horizontalen Achse ein. Als Astronomen Anfang des 20. Jahrhunderts begannen, Sterne auf diese Weise darzustellen, entdeckten sie Muster, die Aufschluss über das Leben und Sterben von Sternen gaben.

Die meisten Sterne befinden sich auf einer diagonalen Linie, der sogenannten Hauptreihe. Diese Sterne fusionieren in ihrem Kern Wasserstoff zu Helium. Die Sonne ist ein Hauptreihenstern. Darüber und rechts davon befinden sich Rote Riesen und Überriesen, Sterne, die ihren Wasserstoffvorrat im Kern verbraucht haben und sich stark ausgedehnt haben. Darunter und links davon liegen Weiße Zwerge, die abkühlenden Überreste toter Sterne.

Das Diagramm ist gleichzeitig eine Entwicklungskarte. Die Position eines Sterns im Diagramm gibt Auskunft über sein Alter, seine Masse und sein Entwicklungsstadium. Im Laufe seiner Entwicklung bewegt sich ein Stern auf vorhersehbare Weise durch das Diagramm. Die Hauptreihe ist der Bereich, in dem Sterne den größten Teil ihres Lebens verbringen. Die Riesenastreihen markieren den Bereich, in den sie gelangen, wenn ihr Brennstoff aufgebraucht ist.

Das HR-Diagramm wurde um 1910 unabhängig voneinander von Ejnar Hertzsprung und Henry Norris Russell entwickelt. Es ist nach wie vor ein grundlegendes Werkzeug zum Verständnis von Sternpopulationen und der Geschichte von Galaxien.