As estrelas variam em tamanho de menos de 8 por cento do tamanho do sol até aquelas com diâmetros de mais de 1.800 vezes o do sol. Em termos de massa, as estrelas devem ter massa suficiente para apoiar a reação em cadeia nuclear que ocorre no centro de uma estrela, que é cerca de 10 por cento da massa do sol. Também há um limite para o crescimento de inícios massivos, e os cientistas suspeitam que o limite seja cerca de 150 vezes a massa do Sol.
Os cientistas mediram apenas o tamanho de duas estrelas diretamente: o sol e uma estrela relativamente próxima e grande chamada Betelgeuse. Todas as outras estrelas são medidas através da combinação da observação de seu brilho percebido, distância e temperatura. O diâmetro do Sol é de cerca de 864.000 milhas e pesa mais de 300.000 vezes a massa da Terra. O Sol é uma estrela de tamanho médio. Em comparação, Betelgeuse tem cerca de 700 vezes o tamanho do sol e é muito mais brilhante.
As estrelas podem mudar de tamanho à medida que envelhecem. Por exemplo, o sol aumentará quase 300 vezes seu tamanho atual quando se tornar uma gigante vermelha. Alternativamente, quando grandes estrelas entram em colapso, às vezes formam estrelas de nêutrons. Alguns dos itens mais densos do universo, as estrelas de nêutrons têm apenas cerca de 19 quilômetros de diâmetro, mas uma única colher de chá de material estelar de nêutrons pesaria bilhões de toneladas.