Protogwiazda to młoda gwiazda, która wciąż się formuje. Początkowo jest gęstą bryłą gazu i pyłu wewnątrz obłoku molekularnego. Grawitacja przyciąga bryłę, a gdy się zapada, nagrzewa się. Jądro staje się coraz gorętsze i gęstsze, ale nie jest jeszcze wystarczająco gorące, aby mogła zachodzić w nim synteza jądrowa. Protogwiazda świeci, przekształcając energię grawitacyjną w ciepło, a nie poprzez syntezę wodoru.

Zapadnięcie się gwiazdy wymaga czasu. Protogwiazda o małej masie może potrzebować milionów lat, aby dotrzeć do ciągu głównego. Protogwiazda o dużej masie może potrzebować zaledwie kilkuset tysięcy lat. W tej fazie protogwiazda jest otoczona dyskiem gazu i pyłu. Część tej materii opada na protogwiazdę. Część może utworzyć planety. Część jest wydmuchiwana przez dżety i wypływy.

Protogwiazdy są ukryte w obłokach pyłu, w których powstały. Światło widzialne nie jest w stanie przeniknąć przez pył. Teleskopy podczerwone i radioteleskopy mogą przez niego patrzeć, ukazując protogwiazdę i jej dysk. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba obserwował protogwiazdy z niespotykaną dotąd szczegółowością, rejestrując dżety i wypływy towarzyszące ich powstawaniu.

W momencie, gdy protogwiazda inicjuje syntezę wodoru, staje się prawdziwą gwiazdą. Ten moment oznacza koniec jej narodzin i początek długiego życia na ciągu głównym.