在赫罗图上， 恒星 的分布不是随机的，而是集中在几个区域内。最显眼的是自左上角到右下角沿 对角线 的一条窄带，大多数恒星，包括 太阳 都在从左上至右下的这一条对角线上，这条对角线被称为主星序，主星序上的恒星就被称为主序星，都处于一生中的 氢燃烧 阶段。当氢燃烧完后，就会开始氦燃烧，膨胀成 红巨星 。 太阳系 中的太阳就是一颗主序星。
定义
主序星（main sequence star）是位于主星序的恒星。
赫罗图 在赫罗图上，当 恒星 核的氢烧完后，它们就离开主序，开始氦燃烧而成为红巨星。最终红巨星 缩，温度上升，成为 伴星 。那些光度比相同光谱型的巨星和 超巨星 小的，又叫 矮星 。在MK二元光谱分类系统（见 恒星光谱 分类）中用罗马数字V表示它的光度级。现观测到的 恒星 ，90％都是主序星。主序星的能源主要是核内氢聚变为氦的 热核 反应。 恒星演化 过程中，在这个阶段停留的时间最长。
当 原恒星 中心的温度达到1000万K左右时，氢 核聚变 为氦核的热核反应持续不断地发生。由于 核反应 产生的巨大的 辐射能 使 恒星 内部压力增强到足以和 引力 相抗衡，恒星进入一个相对稳定的时期，这个时期的恒星称为主序星。原恒星与主序星的区别与分界线就是恒星内部是否发生了持续的热核反应。
不同质量的 恒星 待在主序星阶段的时间有很大的不同。 恒星 的质量越大，氢消耗的越快，待在主序星的时间就越短。一个 太阳 质量的恒星为100亿年，30个太阳质量的为100万年，0.5个太阳质量的为1000亿年
相关资料
下表是主序带上 恒星 的典型数值：光度(L)，半径(R)，和质量(M)都是相对于以 太阳 的比较值，正确的数值可以有20-30%的变化量。恒星分类字段的颜色只是近似 摄影 所得到的颜色。
注：O0形恒星并不存在，只是估计的数值。