별의 생성과 진화에 대한 일반적인 모형이 개발되었으며 주요한 부분들은 확립된 것으로 보인다. 이 모형에 따르면 가스와 먼지로 이루어진 큰 구름은 온도가 충분히 낮을 경우에 구름 자체의 중력에 의해 수축될 수 있다. 중력 에너지가 방출되고 수축하는 중심 물질이 가열되면 바깥쪽으로 작용하는 복사 압력이 안쪽으로 작용하는 중력 압력과 평형을 이루는 점에 도달하여 수축이 멈추게 된다.

핵융합반응이 별의 주요한 에너지원이 되면 별은 주계열 상태에 있게 된다. 일단 별이 주계열 단계에 도달하면 별의 중심에서 수소 핵이 헬륨 핵으로 변하는 융합반응이 일어나면서 비교적 천천히 진화한다. 계속되는 융합반응으로 복사 에너지가 방출될 뿐만 아니라 보다 무거운 핵이 생성되는 핵합성이 일어난다. 진화의 최종 상태는 별의 질량에 따라 다르다. 몇몇 별은 크기·온도·광도가 몇 시간 또는 몇 일의 주기로 변화하는 불안정한 단계를 거친다. 세페이드 변광성이라고 하는 이러한 별들은 거리 측정을 위한 '기준 등불'의 역할을 한다. 몇몇 별들의 경우에는 외부 층(層)이 뿜어져 나가 행성상성운을 형성한다.

팽창하는 물질은 성간물질 속으로 퍼지면서 빛나는 얇은 껍질을 보여주지만, 처음에 표면온도가 10만K(켈빈) 정도였던 중심부는 남아서 냉각되어 백색왜성이 된다. 백색왜성으로 존재할 수 있는 별의 최대질량은 태양질량의 약 1.4배로 이것을 찬드라세카르 한계라고 한다. 보다 무거운 별은 결국 중성자별이나 검은구멍(black hole)이 된다.

중성자별이 되는 별보다 더 무거운 별의 잔해는 검은구멍이 될 것으로 생각되는데, 이것은 크기가 작고 밀도가 높아서 슈바르츠실트 반지름이라고 하는 특정 거리 안에서는 어떠한 복사선도 중력으로부터 벗어나지 못한다. 검은구멍으로부터 나오는 어떠한 빛도 관측할 수 없지만, 이러한 천체의 존재는 쌍성계와 같은 곳에서 일어나는 중력장의 효과로 증명할 수 있다.