许多恒星处于双星或更复杂的多星系统：同一双星可以同时属于多种观测分类

双星是两颗恒星组成的引力束缚系统。许多恒星处于双星或更复杂的多星系统。目视双星可以通过角分辨观测区分成员。分光双星依靠谱线周期移动识别轨道运动。食双星通过成员互相遮挡产生周期变暗。同一双星可以同时属于多种观测分类。双星轨道能够提供恒星质量的直接约束。视线倾角会影响分光测得的速度幅度。

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。

恒星合并能够产生短暂明亮的红色瞬变。双星群体统计受到观测灵敏度限制。低亮度伴星可能难以在亮主星旁直接发现。高质量恒星具有较常见的多星伙伴。双星形成可能涉及云核分裂与动力捕获等过程。星团环境可以拆散较松散的双星系统。紧密双星与周围恒星相遇可交换能量。多星系统提醒恒星并非总是独立演化。