Τα υπεργίγαντα αστέρια είναι τα πιο ογκώδη και φωτεινά αστέρια που είναι γνωστά. Τα υπεργίγαντα αστέρια περιλαμβάνουν υλικό αξίας περίπου 100-150 ηλιακών μαζών, πλησιάζοντας το όριο Eddington, ένα θεωρητικό ανώτερο όριο αστρικής μάζας, μετά το οποίο το αστέρι αρχίζει να πετάει τεράστιες ποσότητες υλικού λόγω της μεγάλης ακτινοβολίας του. Ωστόσο, υπάρχουν μερικά υπεργίγαντα αστέρια με περίπου 100 ηλιακές μάζες που πιστεύεται ότι κάποτε ζύγιζαν 200-250 ηλιακές μάζες, αμφισβητώντας τις τρέχουσες θεωρίες σχηματισμού άστρων. Οι υπεργίγαντες μπορεί να είναι χιλιάδες έως και 40 εκατομμύρια φορές πιο φωτεινοί από τον Ήλιο μας.
Επειδή οι υπεργίγαντες είναι τόσο μεγάλοι, οι πυρήνες τους είναι εξαιρετικά θερμοί και υπό πίεση, οδηγώντας σε ταχεία πυρηνική σύντηξη υδρογόνου, ηλίου, άνθρακα, νέον, οξυγόνου και τελικά πυριτίου. Καθώς το πυρίτιο συντήκεται για να σιδερώσει τον πυρήνα, μια διαδικασία που διαρκεί μόνο μερικές εβδομάδες, το αστέρι δεν μπορεί να εξάγει άλλη ενέργεια από την πυρηνική σύντηξη (η σύντηξη σιδήρου που απαιτεί ακόμη μεγαλύτερη θερμοκρασία) και μια σουπερνόβα εμφανίζεται όταν το αστέρι καταρρέει και στη συνέχεια «αναπηδά πίσω » προς τα έξω. Κάπως πεζά: όταν ένα υπεργίγαντα αστέρι πηγαίνει nova, μερικές φορές ονομάζεται «υπερνόβα».
Τα υπεργίγαντα αστέρια έχουν διάμετρο μεταξύ περίπου 100 και 2100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Το VY Canis Majoris, ένα κόκκινο υπεργίγαντα αστέρι, είναι το μεγαλύτερο γνωστό αστέρι, μεταξύ 1800 και 2100 ηλιακών διαμέτρων σε πλάτος. Όπως τα αστέρια της κύριας ακολουθίας, οι υπεργίγαντες έρχονται σε όλες τις φασματικές γεύσεις: υπάρχουν μπλε υπεργίγαντες, κόκκινοι υπεργίγαντες και κίτρινοι υπεργίγαντες. Στην άλλη πλευρά του γαλαξία του Γαλαξία βρίσκεται ο LBV 1806-20, μια από τις φωτεινές μπλε μεταβλητές, που είναι το πιο φωτεινό αστέρι που είναι γνωστό, με 2 έως 40 εκατομμύρια φορές φωτεινότερο από τον Ήλιο. Το απόλυτο μέγεθος αυτού του άστρου προσεγγίζει αυτό ορισμένων από τους μικρότερους γαλαξίες.
Τα υπεργίγαντα αστέρια είναι βραχύβια, υπάρχουν μόνο για μερικά εκατομμύρια χρόνια προτού γίνουν νέοι. Ως αποτέλεσμα, είναι σχετικά σπάνιες και οι θεωρίες για υπεργίγαντες περιορίζονται από σπάνια δεδομένα. Μεταξύ των υπεργίγαντων είναι μία από τις πιο σπάνιες γνωστές κατηγορίες άστρων, οι κίτρινοι υπεργίγαντες, από τους οποίους μόνο επτά υπάρχουν στον γαλαξία μας.