作為離地球最近的恆星，太陽的溫度非常高，其表面平均溫度約為5500攝氏度。可以通過光譜分析或斯特林-玻耳茲曼定律非常精確地測量太陽的表面溫度。太陽的熱源是核心區域的氫聚變反應，該區域的溫度高達1570萬度。只有在如此高的溫度（和高壓）下，氫核才能獲得足夠的動能以碰撞並形成核。

對於主序列中的恆星，它們的能源就像太陽一樣，取決於核心的氫聚變。恆星的核聚變反應速率決定了輻射功率，而輻射功率又決定了表面溫度。核聚變反應的速率與品質呈正相關，因為品質越高，引力塌陷效應越強，核聚變反應越劇烈。

因此，恆星的品質越高，它們的溫度就越高，藍色的光譜顏色就越多，典型的代表就是藍色的超級巨星，它們的表面溫度可以達到數萬度。相反，恆星越冷，光譜就越冷，光譜的顏色就越強烈。典型的代表是紅矮星，其溫度只有大約3,000度。在Herto上，太陽被分類為G型黃矮星。

儘管太陽是中低品質恆星，但實際上太陽比宇宙中大多數恆星都熱，因為太陽的品質超過了恆星的95％。宇宙中的恆星大多是品質很小的紅矮星，而巨大的恆星在宇宙中所佔的比例很小。

在地球的夜空中，肉眼可見的恆星品質基本上大於太陽，這意味著它們的溫度高於太陽。例如，天狼星的品質是太陽的兩倍，表面溫度為9,700度。由於這些恆星的品質足夠大且溫度足夠高，因此肉眼可以看到它們。紅矮星又黑又小，並且大多數肉眼看不見。儘管鄰近的恆星是最接近太陽的恆星，但它是我們用肉眼看不到的暗紅色矮星。

但是，有些恆星的品質大於太陽，但其溫度卻不如太陽高。例如，這四個的品質高達太陽的11.6倍，但其表面溫度僅為3,300度。這是因為這四個星已經演化為紅色巨星階段。它的體積經歷了劇烈的膨脹（半徑等於太陽的900倍），導致表面溫度顯著下降。但是，這並不意味著這四個輻射功率都非常低。相反，這四個的光度高達太陽的100,000倍，因此它在夜空中顯得非常明亮。

R136a1是已知最重的恆星，其品質是太陽的300倍以上，表面溫度高達52,000度。此外，宇宙中仍然有溫度很高的Wolf-Laye星，它們發出的超強恆星風將大部分外層物質吹走，使熱的內部暴露在外。 WR 102是已知表面溫度最高的恆星，其有效溫度為210,000 kWh。

此外，在恆星死亡後，對於大量品質較大的恆星，其熾熱的核將經歷極端的引力坍塌並最終成為中子星。當中子星剛形成時，其表面溫度可以達到一百萬度，而核心溫度則高達一萬億度。