就目前而言，恒星是根据光谱的吸收谱线来分类的。
在早前的天文学中，恒星分类是将恒星依照光球的温度分门别类，根据维恩定律，我们可以用温度来测量物体表面的温度，但对距离遥远的恒星却是非常困难的。针对这个缺点，恒星光谱学提供了解决的方法，可以根据光谱的吸收谱线来分类，原因如下：在一定的温度范围内，只有特定的谱线会被吸收，所以从光谱中被吸收谱的谱线可以确定恒星的温度。用这种方法给恒星分类起源于早期19世纪末。天文学家把恒星根据光谱分为由A至P共16种。
建立一个光谱分类系统，通常包括3个步骤：①选择判据，用不同的光谱区别恒疆的温度，所以要选择用来区分不同光谱所依据的光谱特征比如谱线的相对强度；②将这些不同光谱按照选择判断排列，获得标准光谱型序列；③把恒星的物理特性作为光谱型定标的参考，建立起光谱型和那些温度、光度等物理参量之间的相互对应关系。所以光谱分类又可理解为通过恒星光谱特征的比较，对恒星物理特性进行直接估计。这样一来，在建立的光谱型序列中，假如那颗星的光谱也排到其中，那它的温度等一些物理特性就可以直接得知而不必再进行详细的研究分析了。
依据恒星光谱，恒星从温度最高的O型，到温度最低的M型，可以分成好几种类型。而最主要的型态则是O、B、A、F、C、K、M。有一种记忆方法很好，可利用"Oh，BeAFineGirlKissMe"（也有将"girl"改为"guy"）这句英文来记忆。另外，还有一些比较特殊的分类，比如L和T是各种罕见的光谱中的又一些特殊的分类。它们适用于一些比M型温度更低的恒星和棕矮星。而且。在每个温度范围内即每个类型中，又可以根据温度的高低再分10个小类，分别用0到9来表示。这种方法把恒星的温度又精确了很多。目前还没有恒星被分类到温度最高的O0和O1。
以下是光谱分类：
光谱类型表面温度颜色
O30000～60000K蓝
B10000～30000K蓝白
A7500～10000K白
F6000～7500K黄白
G5000～6000K黄（太阳属于此类型）
K3500～5000K橙黄
M2000～3500K红