主序阶段并不意味着恒星性质完全不变化，红矮星质量较低且核燃料消耗较慢，红巨星与红矮星虽然颜色相似却结构不同

恒星质量是决定其长期演化的重要因素。主序恒星在核心稳定进行氢聚变。主序阶段并不意味着恒星性质完全不变化。赫罗图比较恒星光度与温度等基本性质。恒星颜色通常与表面有效温度有关。蓝色恒星一般比红色恒星表面温度更高。颜色比较需要考虑星际消光带来的变红。

球状星团的转折点可帮助估算共同年龄。星团年龄推断需要考虑成分与恒星模型。金属丰度在天文学中包含氦以外的重元素。早期恒星的重元素含量通常低于后期某些恒星。恒星核合成向宇宙补充多类化学元素。不同元素具有不同的主要形成过程。慢中子俘获可在某些演化恒星内部发生。快速中子俘获需要极端且富中子的环境。

外层膨胀可使恒星进入巨星阶段。巨星表面变冷不代表其总光度一定下降。氦聚变可以形成碳等更重原子核。恒星后续核燃烧阶段受到初始质量限制。大质量恒星能够经历多种更重元素燃烧。铁族核心难以通过普通聚变继续获得净能量。恒星风持续把部分质量输送到星际空间。演化后期的强烈失质量会改变最终结局。

恒星脉动可使亮度和半径周期改变。造父变星的周期与光度之间存在关系。爆发变星可能经历短时间亮度快速增加。恒星演化模型受到核反应率与混合等不确定影响。同质量恒星的演化也受化学成分影响。自转能够改变恒星内部混合和外部形态。恒星一生结束后仍可留下致密残骸。恒星演化不断改变星系气体的化学组成。