Hertzsprung-Russell diyagramı, astrofizikteki en önemli araçlardan biridir. Yıldızları dikey eksende parlaklıklarına, yatay eksende ise sıcaklıklarına veya spektral tiplerine göre gösterir. Gökbilimciler 20. yüzyılın başlarında yıldızları bu şekilde çizmeye başladıklarında, yıldızların nasıl yaşadığını ve öldüğünü ortaya koyan kalıplar keşfettiler.

Çoğu yıldız, ana dizi adı verilen çapraz bir bant boyunca yer alır. Bunlar, çekirdeklerinde hidrojeni helyuma dönüştüren yıldızlardır. Güneş bir ana dizi yıldızıdır. Yukarıda ve sağda, çekirdek hidrojenlerini tüketmiş ve genişlemiş yıldızlar olan kırmızı devler ve süperdevler bulunur. Aşağıda ve solda ise ölü yıldızların soğuyan kalıntıları olan beyaz cüceler yer alır.

Bu diyagram aynı zamanda bir evrim haritasıdır. Bir yıldızın diyagramdaki konumu, yaşını, kütlesini ve yaşam evresini gösterir. Bir yıldız evrimleşirken, diyagram üzerinde tahmin edilebilir şekillerde hareket eder. Ana dizi, yıldızların yaşamlarının çoğunu geçirdiği yerdir. Dev dallar ise yakıtları tükendiğinde gittikleri yerlerdir.

HR diyagramı, Ejnar Hertzsprung ve Henry Norris Russell tarafından 1910 civarında birbirinden bağımsız olarak geliştirilmiştir. Yıldız popülasyonlarını ve galaksilerin tarihini anlamak için temel bir araç olmaya devam etmektedir.