ดาวมวลสูงมีมวลหลายเท่าของดวงอาทิตย์ ดาวเหล่านี้มีจำนวนน้อยกว่าในเอกภพเนื่องจากเมฆก๊าซมีแนวโน้มที่จะรวมตัวเป็นดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าจำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีอายุขัยสั้นกว่าดาวมวลต่ำ แม้จะมีจำนวนที่น้อยลง แต่ดาวเหล่านี้ยังคงมีลักษณะเด่นและโดดเด่นอยู่บ้าง
ดาวทุกดวงได้รับพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันที่แกนกลางของพวกมัน ดาวฤกษ์ใช้เวลาส่วนใหญ่ในชีวิตในช่วงที่เรียกว่าลำดับหลัก ซึ่งดาวฤกษ์จะหลอมรวมอะตอมของไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ดาวมวลสูงจะมีไฮโดรเจนมากขึ้นในการเผาไหม้ในกระบวนการนี้ พลังงานที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนี้จะรักษาอุณหภูมิให้สูงขึ้น และดาวจะเผาผลาญไฮโดรเจนได้มากกว่าดาวมวลต่ำ ดังนั้นดาวมวลสูงจะเผาผลาญพลังงานได้เร็วกว่าดาวมวลต่ำ ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึงสิบเท่าสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในลำดับหลัก 20 ล้านปี ในขณะที่ ดาวมวลต่ำ เช่น ดาวแคระแดง อาจมีอายุขัยในลำดับหลักมากกว่าอายุปัจจุบันของ จักรวาล.
ดาวถูกแบ่งออกเป็นคลาสต่าง ๆ ตามลักษณะสเปกตรัมของพวกมัน คลาสสเปกตรัมหลัก เรียงตามอุณหภูมิที่ลดลง ได้แก่ O, B, A, F, G, K และ M คลาสเหล่านี้สอดคล้องกับมวลของดาวด้วย โดยดาวระดับ O จะมีมวลมากที่สุด ดวงอาทิตย์เป็นดาว G-class ดาวฤกษ์คลาส M มีมวลประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของดวงอาทิตย์ และมีอุณหภูมิพื้นผิวระหว่าง 2,500 ถึง 3,900 เค ในทางตรงกันข้าม ดาวระดับ O สามารถมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 60 เท่า และมีอุณหภูมิพื้นผิวอยู่ระหว่าง 30,000 ถึง 50,000 เค สเปกตรัมคลาส B ประกอบด้วยดาวฤกษ์ที่มีมวลประมาณสองหรือสามเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ถึงประมาณ 18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ อุณหภูมิของดาวคลาส B อยู่ในช่วง 11,000 ถึง 30,000 K. สเปกตรัมคลาส A และ F รวมถึงดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ดาวฤกษ์ที่มีมวลอย่างน้อย 1.3 เท่าของดวงอาทิตย์สามารถเกิดการรวมตัวในรูปแบบที่แตกต่างจากดาวฤกษ์อื่นๆ ส่วนใหญ่ ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่าได้รับการฟิวชั่นไฮโดรเจนในช่วงชีวิตในลำดับหลักและการหลอมรวมฮีเลียมในชีวิตในภายหลัง ดาวฤกษ์มวลสูงสามารถสร้างฮีเลียมได้ทั้งจากการหลอมไฮโดรเจนและกระบวนการคาร์บอน-ไนโตรเจน-ออกซิเจน สิ่งนี้ทำให้ดาวเหล่านี้สามารถเผาไหม้ต่อไปได้แม้หลังจากใช้ไฮโดรเจนและฮีเลียมหมดแล้ว ในทางกลับกัน ดาวมวลสูงเหล่านี้สามารถหลอมรวมองค์ประกอบที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ในชีวิตในภายหลังได้
เมื่อสิ้นสุดอายุขัยของดาวฤกษ์มวลสูง แกนกลางของดาวฤกษ์ประกอบด้วยเหล็ก เหล็กนี้มีความเสถียรและจะไม่เกิดการหลอมรวม ในที่สุด แกนเหล็กจะยุบตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง และดาวก็สามารถระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาได้ แกนกลางของดาวสามารถกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมวลของดาว จุดสิ้นสุดเหล่านี้แตกต่างอย่างมากจากดาวฤกษ์อื่น ๆ ส่วนใหญ่ ซึ่งสิ้นสุดชีวิตของพวกเขาด้วยดาวแคระขาวที่ร้อนกว่า