Trots att stjärnorna på natthimlen verkar vara konstanta är det känt att många stjärnor varierar i ljusstyrka eller spektrala egenskaper, och över 30 000 variabla stjärnor har nu katalogiserats. I allmänhet klassificeras typen av variabilitet som antingen intrinsisk eller extrinsisk, beroende på orsaken till fluktuationerna.

Intrinsisk variabilitet beror på fysiska förändringar som utbrott eller pulsationer i själva stjärnan, medan extrinsisk variabilitet kan observeras på grund av förmörkelser eller stjärnans rotation.

De olika typerna av inneboende variabler inkluderar:

• Pulserande variabler – stjärnor som periodiskt expanderar och drar ihop sig, till exempel cepheider, RR Lyrae-stjärnor, RV Tauri-stjärnor och Long Period Variables.
• Eruptiva variabler – som har utbrott eller massutkast från sin yta.
• Kataklysmiska eller explosiva variabler – dramatiska förändringar i ljusstyrka orsakas av våldsamma termonukleära händelser eller katastrofala explosioner som resulterar i novae eller supernovae.

Det finns två huvudsakliga undergrupper av extrinsiska variabler:

• Eclipsande binära stjärnor – där ett binärt stjärnsystems ljusstyrka förändras på grund av att den ena kompanjonen i omloppsbana passerar framför den andra.
• Roterande stjärnor – mörka eller ljusa områden på stjärnans yta kan orsaka små förändringar i den skenbara ljusstyrkan när stjärnan roterar.

På grund av att cepheider har ett väldefinierat förhållande mellan period och ljusstyrka har de varit ovärderliga som standardljus vid avståndsbestämningar.

Förändringar i variabla stjärnors magnituder täcker ett enormt område – från en tusendels magnitud i amplitud till över tjugo magnituder för vissa supernovor. Perioderna för olika typer av variabla stjärnor varierar från en bråkdel av en sekund till många år.

En plott av den uppmätta ljusstyrkan (eller den skenbara magnituden) över tiden kallas ljuskurva och kan ge ledtrådar om orsaken till en stjärnas variabilitet. Analys av ljuskurvans period, regelbundenhet, amplitud och form är ett viktigt verktyg i studiet av variabilitet och processerna i stjärnors inre.

En cepheid i M100 Kredit: NASA, HST, W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)	Ljuskurva för en kepheid från HIPPARCOS Kredit: ESTEC, ESA.
Ljuskurva för ett binärt system med förmörkelse Kredit: Swinburne	Ljuskurvor av supernovor Kredit: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.