Диаграмма Герцшпрунга-Рассела — один из важнейших инструментов в астрофизике. На ней звезды отображаются по вертикальной оси: светимость — по горизонтальной оси, а температура или спектральный тип — по горизонтальной оси. Когда астрономы начали строить диаграммы таким образом в начале XX века, они обнаружили закономерности, которые позволили понять, как звезды живут и умирают.

Большинство звёзд располагаются вдоль диагональной полосы, называемой главной последовательностью. Это звёзды, в ядрах которых водород превращается в гелий в результате термоядерного синтеза. Солнце — звезда главной последовательности. Выше и правее находятся красные гиганты и сверхгиганты — звёзды, которые исчерпали запасы водорода в своих ядрах и расширились. Ниже и левее находятся белые карлики — остывающие остатки мёртвых звёзд.

Диаграмма также является эволюционной картой. Положение звезды на диаграмме указывает на её возраст, массу и стадию развития. По мере эволюции звезда перемещается по диаграмме предсказуемым образом. Главная последовательность — это область, где звезды проводят большую часть своей жизни. Гигантские ветви — это области, куда они перемещаются, когда у них заканчивается топливо.

Диаграмма Герцшпрунга-Роксона была независимо разработана Эйнаром Герцшпрунгом и Генри Норрисом Расселом примерно в 1910 году. Она остается основополагающим инструментом для понимания звездных популяций и истории галактик.