Изучением звезд человечество занималось с древнейших времен. Результаты исследований использовались для навигации моряков и определения времени. До последнего времени основным инструментом астрономов были простейшие телескопы, которые позволяли следить за звездами. В наши дни в изучении звезд помимо обычных оптических телескопов используются радиотелескопы, которые регистрируют не видимый свет звезды, а исходящее от нее электромагнитное излучение. Радиотелескоп позволяет исследовать звезды, находящиеся на расстоянии гораздо больше, чем предел досягаемости оптических телескопов.
Отдельно стоит отметить орбитальный телескоп «Хаббл», который позволял вести наблюдения, которым не мешала атмосфера Земли и неблагоприятные погодные условия.
Помимо оптических и радиотелескопов астрономы используют для рассматривания звезд специальную фототехнику, которая фотографирует большие участки звездного неба с большими выдержками. Большая выдержка позволяет излучению от слабых звезд накапливаться, что в дальнейшем делает их видимыми на снимках. Фотографии используются потом для поиска новых звезд, которые невозможно обнаружить другими способами, поскольку их излучение слишком слабое.
Другим очень важным способом изучения звезд является спектральный анализ. С помощью спектрального анализа ученые могут определить температуру на поверхности звезды, химический состав вещества звезды и характер ее перемещений во вселенной. Все звезды разделены по спектральным классам, звезды одного класса имеют один цвет. Этот цвет может варьироваться от красного до голубого. От цвета спектра зависит температура звезды: наиболее горячие звезды голубые, температура их поверхности начинается от 25000 градусов, красные звезды самые холодные, их температура обычно не превышает 1600 градусов. Определить наличие того или иного химического элемента в звезде можно сравнив спектр элемента с частями спектра звезды. Гелий и водород, элементы, из которых состоят звезды, встречаются и на Земле.
