食双星通过成员互相遮挡产生周期变暗，许多恒星处于双星或更复杂的多星系统

自行与距离资料有助于判断真实伴星关系。联星颜色差异常反映成员温度不同。伴星照射可以改变另一颗星表面的亮度分布。潮汐作用可能推动双星自转与轨道同步。双星轨道不一定始终保持理想圆形。近星点进动可反映潮汐与相对论等效应。双星相互作用能够形成单星模型难解释的对象。蓝离散星可能与质量转移或恒星合并有关。

双星光变形状反映大小轨道与表面亮度关系。洛希瓣描述旋转双星中物质受束缚的区域。恒星充满洛希瓣后可能发生质量转移。质量转移能够显著改变两颗恒星的演化。吸积物质常因角动量形成盘状结构。供体恒星失质量后可能暴露原来内部层次。共同包层阶段使两个核心处于同一气体包层。共同包层演化可能显著缩小双星轨道。

双中子星通过引力波辐射逐渐损失轨道能量。双黑洞也能在长期演化后发生并合。并合信号包含旋近合并与振铃等阶段。波形分析能够估计成员质量和自转信息。引力波距离测量存在视线倾角等简并关系。三体系统中的远伴星可改变内双星轨道。多星系统长期稳定需要一定轨道层级关系。偶然视线重合的光学双星不一定引力束缚。