Dubbelstjärna, ett par tätt placerade stjärnor som för det blotta ögat vanligtvis framstår som en enda stjärna. Paret kallas en optisk dubbel om de två stjärnorna verkar vara nära varandra bara på grund av deras inriktning sett från jorden. En sann dubbelstjärna kallas en binär stjärna, eller binärt system. Den består av två stjärnor som ligger relativt nära varandra i rymden och kretsar runt varandra på grund av den gravitationsattraktion som var och en utövar på den andra.

Mer än hälften av alla kända stjärnor tillhör binära system eller flerstjärniga system som innehåller binära stjärnor. Astronomer kan bestämma massorna av stjärnor i ett binärt system vars avstånd från jorden är känt genom att beräkna stjärnornas banor runt varandra.

När båda stjärnorna i ett binärt system kan ses individuellt i ett teleskop, paret kallas en visuell binär. Ofta upptäcks närvaron av en andra stjärna på andra sätt. I en astrometrisk binär, regelbundna variationer i positionen för en synlig stjärna avslöjar att den är i omloppsbana runt en andra stjärna. I en förmörkelse binär, de två stjärnorna passerar framför varandra i tur och ordning, skapa förmörkelser och periodisk dimning av deras kombinerade ljus. En välkänd förmörkelse binär utgör en del av Algol, ett flerstjärnigt system i stjärnbilden Perseus. I en fjärde typ, den spektroskopiska binära, en stjärna är känd för att vara i omloppsbana runt en annan stjärna eftersom linjerna i dess spektrum omväxlande visar rörelse för inflygning och lågkonjunktur.