Bintang bermassa tinggi memiliki massa beberapa kali massa matahari. Bintang-bintang ini jumlahnya lebih sedikit di alam semesta karena awan gas cenderung mengembun menjadi banyak bintang yang lebih kecil. Selain itu, mereka memiliki rentang hidup yang lebih pendek daripada bintang bermassa rendah. Meskipun jumlahnya berkurang, bintang-bintang ini masih memiliki beberapa karakteristik yang sangat menonjol dan mencolok.
Semua bintang ditenagai oleh fusi nuklir pada intinya. Sebuah bintang menghabiskan sebagian besar hidupnya dalam fase yang dikenal sebagai deret utama, di mana ia menggabungkan atom hidrogen menjadi helium. Bintang bermassa tinggi akan memiliki lebih banyak hidrogen untuk dibakar dalam proses ini. Energi yang dilepaskan oleh proses ini akan mempertahankan suhu yang lebih tinggi dan bintang tersebut, pada gilirannya, akan membakar lebih banyak hidrogen daripada bintang bermassa rendah. Oleh karena itu, bintang bermassa tinggi membakar energinya lebih cepat daripada bintang bermassa rendah. Sebuah bintang dengan massa sepuluh kali matahari dapat hidup pada deret utama 20 juta tahun, sedangkan bintang bermassa rendah, seperti bintang katai merah, mungkin memiliki rentang hidup deret utama lebih besar dari usia bintang saat ini. alam semesta.
Bintang dibagi menjadi kelas yang berbeda sesuai dengan karakteristik spektral mereka. Kelas spektral utama, dalam urutan penurunan suhu, adalah O, B, A, F, G, K dan M. Kelas-kelas ini juga sesuai dengan massa bintang, dengan bintang kelas-O menjadi yang paling masif. Matahari adalah bintang kelas G. Bintang kelas M memiliki massa sekitar 10 persen dari matahari dan memiliki suhu permukaan antara 2.500 hingga 3.900 K. Sebaliknya, bintang kelas-O dapat memiliki massa 60 kali lebih besar dari matahari dan memiliki suhu permukaan berkisar antara 30.000 hingga 50.000 K. Kelas spektral B mencakup bintang-bintang dengan massa sekitar dua atau tiga kali massa matahari hingga sekitar 18 kali massa matahari. Suhu bintang kelas B berkisar antara 11.000 hingga 30.000 K. Kelas spektral A dan F termasuk bintang yang hanya sedikit lebih masif dari matahari.
Bintang yang setidaknya 1,3 kali lebih besar dari matahari dapat mengalami jenis fusi yang berbeda dari yang terlihat di sebagian besar bintang lainnya. Bintang yang kurang masif menjalani fusi hidrogen selama kehidupan deret utama mereka dan fusi helium di kehidupan selanjutnya. Bintang yang lebih masif dapat menciptakan helium baik melalui fusi hidrogen maupun proses karbon-nitrogen-oksigen. Hal ini memungkinkan bintang-bintang ini untuk terus menyala bahkan setelah semua hidrogen dan helium habis. Pada gilirannya, bintang-bintang bermassa tinggi ini dapat menggabungkan unsur-unsur yang semakin besar di kemudian hari.
Pada akhir kehidupan bintang bermassa tinggi, intinya terdiri dari besi. Besi ini stabil, dan tidak akan mengalami fusi. Akhirnya, inti besi runtuh karena gravitasi, dan bintang itu bisa meledak sebagai supernova. Tergantung pada massa bintang, inti bintang dapat menjadi bintang neutron atau lubang hitam. Titik akhir ini sangat berbeda dari sebagian besar bintang lain, yang mengakhiri hidupnya sebagai bintang katai putih yang lebih panas.