恒星內部產生的巨大的能量，傳遞到表麵，使表麵溫度升高，並且向外輻射很強的可見光，能量的產生和損耗也是平衡的。
恒星的質量不同，它們演化的速度和途徑也不同。恒星質量越大，內部壓力和溫度越高，達到氫核聚變所需要的溫度的中心區也就越大。因而參加核反應的物質多，產生的能量大，所以質量大的星亮度大、溫度高。比太陽質量大3倍左右的星便成為高光度的藍星，出現在赫羅圖的左上角。相反比太陽質量小的星，參加核反應的中心區小，產生的能量小，因而亮度小、溫度低，成為低光度的紅星，出現在赫羅圖的右下角，按照質量從大到小的順序，這一階段的恒星在赫羅圖上分布在從左上角到右下角的一條直線上，這就是主星序。所以我們把這一階段叫做主序階段。
恒生早期在赫羅圖上的演化途徑——林氏階段
太陽目前正處在主序階段，它在赫羅圖上處在主星序。的中部。
因為恒星裏氫是最豐富的元素，氫核聚變反應可以在很長時間中提供能量，保持恒星強烈的輻射，所以恒星在這一平衡時期停留時間很長，像太陽這樣的恒星，在主序階段停留時間反而比較短。比太陽大10倍的星，氫消耗快，在這階段停留隻有幾千萬年；相反質量隻有太陽幾分之一的恒星，在主序階段要停留上萬億年。
不管怎樣，恒星在主序階段比其他階段停留的時間都長，所以我們看到的主序星多，可以說大多數恒星都是主序星。
恒星中心部分，核反應進行得最快，中心部分的氫逐漸轉化為氦。在中心部分的氫全部轉化為氦以後，氫聚變反應停止，於是，恒星中心部分失去了足以和引力相抗衡的內部壓力，就要在引力作用下收縮。收縮的結果，溫度和密度都要增高。當它達到上億度的時候，圍繞著中心區的中介層達到氫反應的溫度，在這一層剩餘的氫就開始發生核反應。中介層的氫聚變反應會迅速向外層轉移，推動外層膨脹，使恒星的體積增大幾千倍以上。表麵積增大了，可是輻射能的增加趕不上表麵積的增加，所以恒星表麵的溫度降低。同時由於表麵積增大，恒星的總光度仍然增加，於是恒星在赫羅圖上向右上方移動，而成為溫度低、顏色紅和體積大、光度高的紅巨星。由主序星向紅巨星轉化所用的時間相對來說是很短的。
恒星離開主星序階段以後的演化途徑——向紅巨星轉化
這時候，恒星中心部分的溫度超過1億度，密度超過每立方厘米10萬克，氦就開始發生核反應。3個氦原子核轉化為1個碳原子核，再度提供極大的能量，使內部壓力增高。這樣，恒星又比較穩定起來。像太陽這樣的恒星要在紅巨階段停留10億年左右。
經過了紅巨星階段以後，恒星便進入了它的晚年期。
晚期恒星在赫羅圖上離開紅巨星向左移動，在這一時期恒星的一個重要特點便是不穩定。不穩定狀態首先表現為脈動——它的大小和亮度發生周期性的變化。我們觀測到的造父變星和天琴座胍型星就是處在這種狀態的脈動變星；再往後就要進入爆發階段，爆發拋射出來的物質在星的周圍形成一個龐大的氣殼或氣環，看起來好像是星雲一樣，然而仍然具有恒星的亮度。我們觀測到天空中有一些所謂行星狀星雲，就是這樣形成的。
氦反應完了以後，又會發生類似前麵的增溫過程。溫度達到6億度的時候，碳開始發生核反應，結果是轉化成氧和鎂等元素。碳反應期大約隻有1萬年。碳消耗完了以後，在m億度的時候，氧反應核反應轉化成氖、硫等元素。氧反應期就更短了，幾乎隻有1年左右。這些反應一個接一個地進行，每一種元素都轉化成比它重的元素，直到最後溫度達到40億度，全部轉化成為最穩定的元素鐵。剩餘的核能在1000秒裏麵就用完，達到60億度的高溫，發生極強的中微子(一種不帶電的基本粒子，質量極小極小)輻射，把大批能量帶走。恒星的向心引力失去了它的平衡力，坍縮不可避免地就要到來，恒星的晚年就這樣結束了。