Primele stele s-au format la aproximativ 300 de milioane de ani după Big Bang, când universul era încă întunecat, din nori de gaz primordiali. Primele stele au fost făcute din hidrogen și heliu și fără alte elemente – zero „metalicitate”. În astrofizică, un metal este orice element mai greu decât hidrogenul sau heliul.
Se credea că primele stele sunt uriașe, cu sute de mase solare, deoarece procesul de fragmentare a materiei tocmai începuse. Universul timpuriu a fost foarte omogen – au existat doar mici abateri în distribuția lină a materiei. Încet, aceste abateri s-au acumulat și s-au condensat în buzunare locale de gaz. Acest proces a durat foarte mult, deoarece gravitația este relativ slabă atunci când nu există deja multă materie îngrămădită într-un singur loc.
Primele stele sunt numite stele „Populația III”, spre deosebire de stelele din Populația II care au venit după ele, iar stelele din Populația I ca Soarele nostru. Aceste stele ulterioare au un conținut mult mai mare de metale, ceea ce le influențează dinamica în moduri importante. Astăzi, o stea mult mai masivă decât 150 de sori nu ar putea exista. Datorită prezenței oxigenului, azotului și carbonului în miez, reacțiile de fuziune a hidrogenului sunt catalizate, iar steaua s-ar destrăma înainte de a avea șansa de a se forma.
Dar nu așa cu primele stele. Aceste lucruri au fost masive. Oamenii de știință cred că ar fi putut să fi surprins o mică privire asupra strălucirii acestor stele folosind telescopul spațial Spitzer. Fără elemente grele în nucleele lor, aceste stele au fuzionat hidrogenul folosind procesul de proton pp, care durează foarte mult timp. Totuși, datorită masei lor extreme, aceste stele ar fi avut centre foarte dense și fierbinți, accelerând reacțiile. Primele stele au existat probabil nu mai mult de un milion de ani. Datorită distanței lor extreme, probabil că nu le vom putea observa până când tehnologia telescopului se îmbunătățește semnificativ.