Majoritatea stelelor se încadrează într-o clasă de clasificare numită secvența principală, cunoscută și sub numele de stele pitice. Într-o diagramă standard care prezintă culoarea stelei în funcție de magnitudine, cunoscută sub numele de diagrama Hertzsprung-Russell, stelele din secvența principală formează o curbă coerentă, spre deosebire de celelalte categorii – pitici albe, subgiganți, giganți, giganți strălucitori și supergiganți. Deși de obicei nu sunt incluse pe diagramă, găurile negre, care sunt stele prăbușite gravitațional, ar putea fi considerate puncte de pe diagramă cu luminozitate zero și o semnătură spectrală de 0° K.
Motivul pentru care stelele din secvența principală cad pe o curbă previzibilă este că luminozitatea și semnăturile lor spectrale sunt dictate numai de masa lor, care variază de la 0.08 la aproximativ 158 de mase solare. Piticele albe, stele care și-au epuizat combustibilul nuclear, au semnături spectrale similare cu stelele din secvența principală, dar cu mult mai puțină luminozitate. Acest lucru se datorează faptului că nu fuzionează elemente și nu au o sursă continuă de energie – luminozitatea și căldura lor sunt toate rămase. De-a lungul a miliarde de ani, se așteaptă ca piticele albe să se răcească și să devină pitice negre sau hulks de stele fără viață. Cu toate acestea, nicio pitică albă nu a existat încă suficient de mult pentru ca acest lucru să se întâmple.
Stelele din secvența principală se împart în mai multe categorii: piticele brune, cu doar aproximativ 0.08 mase solare, sunt practic Jupiteri supradimensionați, cu reacții de fuziune slabe în nuclee; piticele roșii sunt puțin mai fierbinți și mai energice, cu masă mai mare; acestea sunt urmate de piticele galbene, stele foarte comune din care Soarele nostru este un exemplu.
Când stelele își ard tot combustibilul nuclear sub formă de hidrogen, ele încep să fuzioneze heliul. Deoarece stelele vechi încep să formeze un nucleu solid de material topit, forțele gravitaționale puternice de pe perimetrul nucleului comprimă împreună straturile de gaz de deasupra, accelerând fuziunea și măresc luminozitatea și dimensiunea stelei. Prin acest traseu de dezvoltare, stelele pitice devin giganți. În funcție de masa lor, ele se prăbușesc în cele din urmă în pitice albe, stele neutronice sau găuri negre. Stelele mai masive provoacă supernove, care sunt explozii uriașe de energie care scapă atunci când fuziunea încetează în miezul stelar și straturile de gaz se freacă puternic de un altul în timpul colapsului final.