Protobintang adalah bintang muda yang berada pada tahap awal pembentukan, sebelum mencapai tahap deret utama. Tahap pembentukan bintang ini dapat berlangsung 100,000 tahun atau lebih, tergantung pada ukuran bintang. Para astronom sebagian besar telah berhipotesis tentang tahap protobintang, karena sulit untuk diamati, meskipun dasar-dasar hipotesis masuk akal, mengingat apa yang diketahui baik tentang bintang maupun tentang alam semesta secara umum.
Tahap ini dimulai dengan awan molekuler, massa molekul yang berputar-putar yang dapat bervariasi dalam komposisi. Awan molekuler mulai berkontraksi dan terfragmentasi, dengan setiap fragmen di awan berpotensi berkembang menjadi bintang. Saat fragmen tumbuh, mereka mendapatkan massa, yang meningkatkan daya tarik gravitasinya, dan sebagai hasilnya, mereka mulai menarik molekul lain, berkembang menjadi protobintang. Proses penambahan massa disebut akresi.
Akresi terjadi di balik awan molekul padat. Faktanya, cahaya tampak di dalam awan terhalang, memerlukan pengamatan dengan inframerah dan jenis peralatan pencitraan lainnya untuk melihat apa yang terjadi di dalamnya. Dalam protobintang, fusi nuklir belum terjadi, dan bintang sangat tidak stabil. Bintang memperoleh massa dan panas karena bertambahnya material. Saat matang, ia mencapai keadaan keseimbangan, berubah menjadi bintang pra deret utama yang pada akhirnya akan berkembang menjadi bintang deret utama setelah bintang mulai memperoleh energi melalui reaksi nuklir.
Bintang-bintang baru terus-menerus lahir di seluruh alam semesta, dan bintang-bintang dalam berbagai tahap kehidupan dapat diamati oleh para astronom yang memiliki peralatan yang tepat dan tahu ke mana harus mencari. Semakin banyak pengamatan yang dilakukan, semakin banyak yang dapat dipelajari tentang bintang dan bagaimana fungsinya. Informasi ini dapat digunakan untuk mengumpulkan data tentang usia sistem bintang serta usia alam semesta, dan untuk mengidentifikasi area alam semesta yang dapat diamati lebih dekat.
Melihat protobintang itu menantang, karena blok yang dibuat oleh awan molekuler. Selain menghalangi cahaya tampak, awan juga dapat memblokir bentuk radiasi lain, dan bintang itu sendiri juga dapat menjadi penghalang radiasi, sehingga semakin sulit dikenali. Manusia telah mengidentifikasi sejumlah area di alam semesta tempat mereka percaya bahwa bintang-bintang sedang terbentuk, dengan bukti kuat tentang protobintang di lokasi-lokasi ini, tetapi sebenarnya melakukan pengamatan di area ini adalah hal yang rumit.