Sebagian besar bintang termasuk dalam kelas kategorisasi yang disebut deret utama, juga dikenal sebagai bintang katai. Dalam bagan standar yang memplot warna bintang terhadap magnitudo, yang dikenal sebagai diagram Hertzsprung-Russell, bintang-bintang deret utama membentuk kurva yang koheren, tidak seperti kategori lainnya — katai putih, subgiant, raksasa, raksasa terang, dan supergiants. Meskipun biasanya tidak disertakan pada grafik, lubang hitam, yang merupakan bintang yang runtuh secara gravitasi, dapat dianggap sebagai titik pada grafik dengan luminositas nol dan tanda spektral 0° K.
Alasan mengapa bintang deret utama jatuh pada kurva yang dapat diprediksi adalah karena luminositas dan tanda spektralnya hanya ditentukan oleh massanya, yang berkisar antara 0.08 hingga sekitar 158 massa matahari. Katai putih, bintang yang telah kehabisan bahan bakar nuklirnya, memiliki tanda spektral yang mirip dengan bintang deret utama, tetapi luminositasnya jauh lebih sedikit. Ini karena mereka tidak menggabungkan elemen atau memiliki sumber energi yang berkelanjutan — luminositas dan panasnya hanya tersisa. Selama miliaran tahun, diperkirakan katai putih akan mendingin dan menjadi katai hitam, atau hulk bintang yang tak bernyawa. Namun, belum ada katai putih yang cukup lama untuk hal ini terjadi.
Bintang deret utama jatuh ke dalam beberapa kategori: katai coklat, dengan hanya sekitar 0.08 massa matahari, pada dasarnya adalah Jupiter berukuran besar dengan reaksi fusi lemah di intinya; katai merah sedikit lebih panas dan lebih energik, dengan massa yang lebih besar; ini diikuti oleh katai kuning, bintang yang sangat umum di mana Matahari kita adalah contohnya.
Ketika bintang membakar semua bahan bakar nuklirnya dalam bentuk hidrogen, mereka mulai menggabungkan helium. Karena bintang-bintang tua mulai membangun inti padat dari material yang menyatu, gaya gravitasi yang kuat pada perimeter inti menekan bersama-sama lapisan gas di atasnya, mempercepat fusi dan meningkatkan luminositas dan ukuran bintang. Melalui rute perkembangan ini, bintang kerdil menjadi raksasa. Tergantung pada massanya, mereka akhirnya runtuh menjadi katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam. Bintang-bintang yang lebih masif menyebabkan supernova, yang merupakan ledakan energi besar yang keluar ketika fusi berhenti di inti bintang dan lapisan gas bergesekan dengan kuat terhadap yang lain selama keruntuhan terakhir.