Yıldız evrimi, yıldızların oluştuğu, uzun süre yandığı ve sonunda öldüğü süreci tanımlar. Yol boyunca, yıldız dengeyi koruma çabasıyla yerçekimi ve yakıt tüketimi ile mücadele eder. Yıldızların evriminin çoğu teoridir, çünkü insanlar tek bir yıldızın tüm yaşam döngüsünü gözlemlemek için yeterince uzun zamandır, ancak evrenin etrafına dağılmış çeşitli aşamalardaki çok sayıda yıldız sayısı sayesinde, eğitimli hale getirmek mümkün olmuştur. Yıldızların zaman içinde nasıl geliştiğine dair akıllı tahminler ve süreç göreceli olarak tahmin edilebilir görünmektedir.
Yıldız evrimi süreci bir yıldızın oluşumu ile başlar. Yıldızlar “dev moleküler bulutlar” olarak bilinen, gaz ve parçacıkların dönen kütleleri olarak oluşur. Zamanla, bu bulutlar, yıldız olma potansiyeline sahip gök cisimleri oluşturan protostarlar üreten yerçekimsel çökmeye maruz kalır. Bir protostarın gelişeceği yıldızın türü kimyasal bileşimine bağlıdır. Yıldız yavaş yavaş toparlandıkça, yıldızın parlaklık kazanmasına neden olan bir dizi nükleer reaksiyon oluşmaya başlar.
Sonunda, bir yıldız yakıtını tüketir, genellikle yıldızın aşırı sıcak ve parlak yanmasına neden olan olayların zincirleme reaksiyonunu başka bir yere atar. Yıldızın türüne bağlı olarak, bir kaçak zincir reaksiyonunun neden olduğu fantastik bir süpernova ile bu olaydan önce genellikle öldüğü zaman beyaz bir cüceye, bir nötron yıldızına veya kara bir deliğe dönüşebilir. Yıldızlar evrilirken, yıldızların evrimi tüm evrenin her yerinde meydana gelir.
Bir yıldızın hayatının her aşaması, Hertzsprung-Russel Diyagramı gibi bir grafikte çizilebilir. Grafik, yıldızın rengini, boyutunu, parlaklığını ve sıcaklığını karşılaştırır. Belirli bir sınıfın yıldızları, genel olarak yıldızlar hakkında daha fazla bilgi edinmek için kullanılabilecek belirli yıldız tipleri arasındaki açık ilişkileri ortaya koyan bu diyagramlarda bir araya gelme eğilimindedir. Bilim adamları böyle bir çizelge kullanarak çeşitli yıldızlar hakkında gözlem alabilir ve bunları Dünya'dan ve yıldızların evrimi hakkındaki diğer faydalı verilere uzağa dönüştürebilirler.
Birçok yıldız, karakteristik olarak yıldızları haritalamak için kullanılan birçok parselde görülebilen bir yıldız kümesi işaretine atıfta bulunarak, ana dizi olarak bilinen bir sınıflandırmaya girer. Güneş bir ana dizi yıldızına örnektir ve tahminlere göre en az beş milyar yıl daha kararlı kalacaktır. Ana sekans periyodunun sonunda güneş, yakıtını kullandıkça önemli ölçüde genişleyen ve yol boyunca Dünya dahil olmak üzere birçok gezegeni içine alan, büyük bir kırmızı deve dönüşecek.
