Le diagramme de Hertzsprung-Russell est un outil fondamental en astrophysique. Il représente les étoiles selon leur luminosité (axe vertical) et leur température ou type spectral (axe horizontal). Au début du XXe siècle, lorsque les astronomes ont commencé à utiliser ce diagramme, ils ont découvert des schémas révélant les mécanismes de vie et de mort des étoiles.

La plupart des étoiles se situent le long d'une bande diagonale appelée séquence principale. Ce sont des étoiles qui fusionnent l'hydrogène en hélium dans leur noyau. Le Soleil est une étoile de la séquence principale. Au-dessus et à droite se trouvent les géantes rouges et les supergéantes, des étoiles qui ont épuisé leur hydrogène central et se sont dilatées. En dessous et à gauche se trouvent les naines blanches, les vestiges refroidis d'étoiles mortes.

Ce diagramme représente également l'évolution des étoiles. La position d'une étoile sur ce diagramme indique son âge, sa masse et son stade de développement. Au cours de son évolution, une étoile se déplace sur le diagramme de manière prévisible. La séquence principale est la zone où les étoiles passent la majeure partie de leur vie. Les branches géantes correspondent aux régions où elles se dirigent lorsqu'elles épuisent leur combustible.

Le diagramme HR a été développé indépendamment par Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell vers 1910. Il reste un outil fondamental pour comprendre les populations stellaires et l'histoire des galaxies.