În ciuda constanței aparente a stelelor de pe cerul nopții, se știe că multe stele variază în ceea ce privește luminozitatea sau caracteristicile spectrale, peste 30.000 de stele variabile fiind catalogate în prezent. În general, tipul de variabilitate este clasificat ca fiind intrinsec sau extrinsec, în funcție de cauza fluctuațiilor.

Variabilitatea intrinsecă se datorează schimbărilor fizice, cum ar fi erupțiile sau pulsațiile din steaua însăși, în timp ce variabilitatea extrinsecă poate fi observată din cauza eclipselor sau a rotației stelei.

Diferitele tipuri de variabile intrinseci includ:

• Variabile pulsatorii – stele care se extind și se contractă periodic, cum ar fi Cefeidele, stelele RR Lyrae, stelele RV Tauri și variabilele cu perioadă lungă.
• Variabile eruptive – care au erupții sau ejecții de masă de pe suprafața lor.
• Variabile cataclismice sau explozive – schimbările dramatice de luminozitate sunt cauzate de evenimente termonucleare violente sau de explozii catastrofale care rezultă în novae sau supernove.

Există două subgrupuri principale de variabile extrinseci:

• Benariile eclipsante – în cazul în care luminozitatea unui sistem stelar binar se schimbă deoarece un companion orbital trece în fața celuilalt.
• Stelele rotative – zonele întunecate sau luminoase de pe suprafața stelară pot cauza mici schimbări în luminozitatea aparentă pe măsură ce steaua se rotește.

Pentru că Cefeidele au o relație perioadă-luminozitate bine definită, ele au fost neprețuite ca lumânări standard în determinările distanțelor.

Schimbările de magnitudine ale stelelor variabile acoperă o gamă imensă – de la o miime de magnitudine în amplitudine până la peste douăzeci de magnitudini pentru unele supernove. Perioadele diferitelor tipuri de variabile variază de la o fracțiune de secundă la mulți ani.

Un grafic al luminozității măsurate (sau magnitudinea aparentă) în timp este cunoscut sub numele de curbă de lumină și poate oferi indicii cu privire la cauza variabilității unei stele. Analiza perioadei, regularității, amplitudinii și formei curbelor de lumină este un instrument vital în studiul variabilității și al proceselor din interiorul stelelor.

O cefeidă în M100 Credit: NASA, HST, W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)	Curba de lumină a unei cefeide din HIPPARCOS Credit: ESTEC, ESA.
Curba de lumină a unui sistem binar eclipsant Credit: Swinburne	Curbe de lumină ale Supernovelor Credit: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.