恆星一生中大部分的時間都處於主序星階段。這是一個漫長而穩定的階段，在這個階段，恆星的核心會將氫聚變成氦。聚變產生的向外壓力與引力向內拉動達到平衡，恆星因此能夠穩定地發光數百萬年甚至數十億年。太陽已經處於主序星階段約46億年，並將繼續保持這個階段約50億年。

主序星並非單一狀態，而是赫羅圖上的一條帶狀區域，從左上角熾熱明亮的藍色恆星延伸至右下角低溫暗淡的紅矮星。恆星在這條帶狀區域上的位置幾乎完全取決於其質量。大質量恆星燃燒溫度高、速度快，壽命僅有幾百萬年。而低品質的紅矮星則消耗燃料，壽命可達數兆年。

當一顆恆星耗盡核心的氫元素後，它就會離開主序星階段。接下來的發展取決於它的品質。像太陽這樣的恆星會膨脹成紅巨星，然後拋射外層物質，最後變成白矮星。而質量巨大的恆星會膨脹成超巨星，最後以超新星爆發告終，留下中子星或黑洞。

主序星是精彩劇情發生的地方。你肉眼能看到的大部分星星都在那裡。