恒星种类繁多，各具特色，它们的性质主要由两个参数决定：①恒星表面的温度；②恒星的光度，也就是恒星的绝对星等。
1911年，丹麦天文学家赫兹伯仑和美国天文学家罗素先后发现恒星的光度与表面温度有一定的联系。他们把光度与温度作成一个图，图的横坐标表示恒星的光谱型，因恒星的光谱型与表面温度有关，因而横坐标也就表示恒星的表面温度。纵坐标表示恒星的绝对星等，因绝对星等是光度的一种量度，因而纵坐标也表示恒星的光度。
他们把大量的恒星按照它们各自的光谱型和绝对星等在图上点出来，发现点的分布有一定的规律性。图的上方到下方大致沿着对角线点的分布很密集，成带状，占总数的90％，天文学家把这条带称为主星序，带上的恒星称为主序星。主星序表明，大多数恒星，表面温度高，光度也大；表面温度降低，则光度随之减小。但是，在图的右上方，有一个星比较密集的区，这里的星光度很大，但表面温度却不高，呈红色，这表明它们的体积十分巨大，所以叫红巨星。图中巨星的上面是超巨星。图的下方也有一个星比较密集的区，这里的星表面温度很高，呈蓝白色，光度却很小，这表明它们的体积很小，所以叫白矮星。这张图反映了恒星演化的一种规律性，人们称它为赫兹伯仑-罗素图，简称赫罗图。赫罗图是天文学家研究天体演化的重要工具。
在赫罗图上，主星序上的恒星，有效温度越高的，光度就越高。我们熟悉的太阳、牛郎、织女等都是主序星。在主星序右上方有一些恒星，称为巨星或超巨星。像北极星（小熊座α）、大角（牧夫座α）属于巨星，心宿二（天蝎座α）就是著名的超巨星。在主星序左下方，有一些温度高而光度低的白矮星，天狼B（即天狼星的伴星）就是最亮的白矮星。
在主序星内，恒星的质量和它的光度有关，也就是存在质光关系，即质量大的恒星光度也高。在赫罗图中的主星序斜带上，左上端的恒星光度高、质量大，越往右下方，光度越小，质量也越小。
赫罗图在恒星演化的研究中十分重要。由于恒星内部能源的不断消耗，恒星要发生演变，光度和温度都要发生变化，这就导致它在赫罗图上的位置也要发生变化。天文学家根据赫罗图描绘了恒星从诞生到成长再到衰亡的演化过程，并从理论上给出恒星从诞生到主序星、红巨星、变星、新星（超新星）、致密星（白矮星或中子星或黑洞）的演化机制和模型。这是人类认识恒星世界奥秘的一个重大突破。