當一顆原恒星從在星際介質中的氣體和塵埃構成的巨分子雲中坍縮形成時，最初的成分是均勻的，質量包含大約70%的氫和28%的氦，還有其它含量可追蹤的元素。
恒星的初始質量是有在分子雲中所在位置的條件決定。當坍縮開始時，這顆前主序星經由重力收縮產生能量。在達到合適的密度，能量開始由核心將氫轉變成氦的放熱核聚變程序來產生。
一旦氫的核聚變成為能量產生過程中的主要來源，重力就沒有多餘的能量使恒星收縮，這顆恒星將沿著一條曲線落在赫羅圖上所稱的標準主序帶上。天文學家有時會參考這個階段稱為“零齡主序帶“，或ZAMS。這條曲線是恒星開始進行核聚變的點，可以依據恒星的特性使用電腦模型計算出ZAMS。從這個點，恒星的亮度和表麵溫度會隨著年齡而增加。
直到核心中的氫被大量的消耗掉，恒星依然還在主序帶上初始的位置附近，然後就開始變成一顆更明亮的恒星。因此主序帶是恒星生命中以氫燃燒為主的階段
主序帶是赫羅圖上在對角在線的曲線，絕大部分的恒星都在這個範圍上，在這個區域內的恒星被稱為主序星或矮星，其中則以紅矮星的溫度最低。這條線是非常明顯的，因為隻要氫核聚變持續在進行，恒星光譜類型與亮度都與恒星的質量有直接的關聯，而且恒星的一生也幾乎都花費在這個階段上。但是，即使在理想的觀測下，主序帶還是會有些模糊不清。例如，緊鄰的伴星、自轉或磁場，都會造成一些改變。明確的說，有些金屬貧乏的恒星，位置就在主序帶的下方，一樣進行氫的核聚變，但在主序帶的下端就會因為化學組成而造成混淆不清的情況。
天文學家有時會提到“零齡主序帶”，這是由計算所得的曲線，表示的是恒星開始氫的核聚變時，其亮度與表麵溫度的位置，而典型的恒星會隨著年齡由這點開始，表麵溫度與亮度增加。當恒星誕生時會進入主序帶，瀕臨死亡前就會離開主序帶。太陽是一顆主序星，年齡是46億歲，光譜分類是G2V。當核心的氫耗盡後，將膨脹成為一顆紅巨星。
主序帶有時會被分成上段和下段，根據恒星產生能量的主要過程來進行劃分。質量大約在1.5倍太陽質量以內的恒星，將氫聚集融合成氦的一係列主要過程稱為質子-質子鏈反應。超過這個質量在主序帶的上段，核聚變主要是碳、氮、和氧。通常，質量越大的恒星在主序帶上的生命期越短。在核心的核燃料已被耗盡之後，恒星的發展會離開赫羅圖上的主序帶。這時恒星的發展由它的質量決定，質量低於0.23太陽質量的恒星直接成為白矮星，而質量未超過10太陽質量的恒星將經曆紅巨星的階段；質量更大的恒星可以爆炸成為超新星，或直接塌縮成為黑洞。