A Hertzsprung-Russell diagram az asztrofizika egyik legfontosabb eszköze. A csillagokat a függőleges tengelyen fényességük, a vízszintes tengelyen pedig hőmérsékletük vagy spektrális típusuk szerint ábrázolja. Amikor a csillagászok a 20. század elején elkezdték így ábrázolni a csillagokat, olyan mintázatokat fedeztek fel, amelyek feltárták a csillagok életének és halálának módját.

A legtöbb csillag egy átlós sáv mentén, az úgynevezett fősorozat mentén helyezkedik el. Ezek olyan csillagok, amelyek magjában hidrogénből hélium olvad össze. A Nap is egy fősorozatbeli csillag. Felettük és jobbra vörös óriások és szuperóriások találhatók, olyan csillagok, amelyek kimerítették magjuk hidrogénjét és kitágultak. Lent és balra fehér törpék, a halott csillagok hűlő maradványai láthatók.

A diagram egyben egy evolúciós térkép is. Egy csillag diagramon elfoglalt helye megmutatja a korát, tömegét és életszakaszát. Ahogy egy csillag fejlődik, kiszámítható módon mozog a diagramon. A fősorozat az a hely, ahol a csillagok életük nagy részét töltik. Az óriási ágak azok, ahová kerülnek, amikor kifogynak az üzemanyagukból.

A HR diagramot Ejnar Hertzsprung és Henry Norris Russell egymástól függetlenül fejlesztette ki 1910 körül. A diagram továbbra is alapvető eszköz a csillagpopulációk és a galaxisok történetének megértéséhez.