Přes zdánlivou stálost hvězd na noční obloze je známo, že mnoho hvězd mění svou svítivost nebo spektrální vlastnosti.V současné době bylo katalogizováno více než 30 000 proměnných hvězd. Obecně se druh proměnnosti klasifikuje buď jako vnitřní, nebo vnější, v závislosti na příčině kolísání.

Vnitřní proměnnost je způsobena fyzikálními změnami, jako jsou erupce nebo pulzace v samotné hvězdě, zatímco vnější proměnnost může být pozorována v důsledku zatmění nebo rotace hvězdy.

Různé typy vnitřních proměnných zahrnují:

• Pulsující proměnné – hvězdy, které se periodicky rozpínají a smršťují, jako jsou cefeidy, hvězdy RR Lyrae, hvězdy RV Tauri a dlouhoperiodické proměnné.
• Eruptivní proměnné – u nichž dochází k erupcím nebo výronům hmoty z jejich povrchu.
• Kataklyzmatické nebo explozivní proměnné – dramatické změny jasnosti jsou způsobeny prudkými termonukleárními událostmi nebo katastrofickými výbuchy, jejichž výsledkem jsou novy nebo supernovy.

Existují dvě hlavní podskupiny vnějších proměnných:

• Ekliptivní dvojhvězdy – u dvojhvězdného systému se mění jasnost, protože jeden obíhající společník přechází před druhým.
• Rotující hvězdy – tmavé nebo světlé oblasti na povrchu hvězdy mohou způsobovat malé změny zdánlivé jasnosti při rotaci hvězdy.

Protože cefeidy mají dobře definovaný vztah mezi periodou a svítivostí, jsou neocenitelné jako standardní svíčky při určování vzdáleností.

Změny magnitudy proměnných hvězd pokrývají obrovský rozsah – od amplitudy v řádu tisícin magnitudy až po více než dvacet magnitud u některých supernov. Periody různých typů proměnných hvězd se pohybují od zlomku sekundy až po mnoho let.

Kresba naměřené jasnosti (neboli zdánlivé hvězdné velikosti) v čase se nazývá světelná křivka a může napovědět, co je příčinou proměnnosti hvězdy. Analýza periody, pravidelnosti, amplitudy a tvaru světelných křivek je důležitým nástrojem při studiu proměnnosti a procesů v nitru hvězd.

Cepheid v M100 Kredit: NASA, HST, W. W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)	Světelná křivka cefeidy z HIPPARCOS Kredit: ESTEC, ESA.
Světelná křivka zatmění dvojhvězdy Kredit:	Světelné křivky supernov Kredit: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.

.