Ondanks de schijnbare constantheid van de sterren aan de nachthemel, is van veel sterren bekend dat zij variëren in hun lichtkracht of spectrale kenmerken; er zijn nu meer dan 30.000 veranderlijke sterren gecatalogiseerd. In het algemeen wordt het soort variabiliteit geclassificeerd als intrinsiek of extrinsiek, afhankelijk van de oorzaak van de schommelingen.

Intrinsieke variabiliteit is te wijten aan fysische veranderingen zoals uitbarstingen of pulsaties in de ster zelf, terwijl extrinsieke variabiliteit kan worden waargenomen als gevolg van verduisteringen of de rotatie van de ster.

Verschillende soorten intrinsieke variabelen zijn:

• Pulserende variabelen – sterren die periodiek uitzetten en inkrimpen, zoals Cepheïden, RR Lyrae-sterren, RV Tauri-sterren en Lange Periode Variabelen.
• Eruptieve variabelen – die vuurpijlen of massa-uitstootingen vanaf hun oppervlak hebben.
• Cataclysmische of explosieve variabelen – dramatische veranderingen in helderheid worden veroorzaakt door gewelddadige thermonucleaire gebeurtenissen of catastrofale explosies die resulteren in novae of supernovae.

Er zijn twee belangrijke subgroepen van extrinsieke variabelen:

• Botsende dubbelsterren – waarbij de helderheid van een dubbelstersysteem verandert omdat de ene metgezel voor de andere langs draait.
• Roterende sterren – donkere of heldere gebieden op het stellaire oppervlak kunnen kleine veranderingen in de schijnbare helderheid veroorzaken wanneer de ster roteert.

Omdat cepheïden een goed gedefinieerde periode-helderheidsrelatie hebben, zijn zij van onschatbare waarde geweest als standaardkaarsen bij afstandsbepalingen.

Verschuivingen in de magnituden van variabele sterren bestrijken een enorm bereik – van een duizendste magnitude in amplitude tot meer dan twintig magnituden voor sommige supernovae. De perioden van de verschillende typen variabelen variëren van een fractie van een seconde tot vele jaren.

Een grafiek van de gemeten helderheid (of schijnbare magnitude) in de tijd staat bekend als een lichtkromme en kan aanwijzingen geven over de oorzaak van de variabiliteit van een ster. Analyse van de periode, regelmaat, amplitude en vorm van lichtkrommen is een essentieel hulpmiddel bij de studie van variabiliteit en de processen in het inwendige van sterren.

Een cepheïde in M100 Credit: NASA, HST, W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)	Lichtkromme van een cepheïde van HIPPARCOS Credit: ESTEC, ESA.
Lichtkromme van een verduisterend binair systeem Credit: Swinburne	Lichtkrommen van supernovae Credit: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.