Hertzsprung-Russell-diagrammet er et av de viktigste verktøyene innen astrofysikk. Det plotter stjerner etter lysstyrke på den vertikale aksen og temperatur eller spektraltype på den horisontale aksen. Da astronomer begynte å plotte stjerner på denne måten tidlig på 1900-tallet, fant de mønstre som avslørte hvordan stjerner lever og dør.

De fleste stjerner faller langs et diagonalt bånd som kalles hovedserien. Dette er stjerner som smelter sammen hydrogen til helium i kjernen. Solen er en hovedseriestjerne. Over og til høyre er røde kjemper og superkjemper, stjerner som har brukt opp kjernehydrogenet sitt og utvidet seg. Under og til venstre er hvite dverger, de avkjølende restene av døde stjerner.

Diagrammet er også et evolusjonskart. En stjernes posisjon på diagrammet forteller deg dens alder, masse og livsstadium. Etter hvert som en stjerne utvikler seg, beveger den seg over diagrammet på forutsigbare måter. Hovedsekvensen er der stjernene tilbringer mesteparten av livet sitt. De gigantiske grenene er dit de går når de går tom for drivstoff.

HR-diagrammet ble uavhengig utviklet av Ejnar Hertzsprung og Henry Norris Russell rundt 1910. Det er fortsatt et grunnleggende verktøy for å forstå stjernepopulasjoner og galaksenes historie.