Diagram H-R jest wykresem zależności mocy promieniowania od temperatury powierzchni gwiazdy. Na pomysł wykorzystania tych dwóch wielkości w celu przedstawienia ewolucji gwiazd, wpadli niezależnie od siebie Amerykanin Henry Russell (1877-1957) oraz Duńczyk Ejnar Hertzprung (1893-1967).

Na osi poziomej diagramu H-R można odczytać temperaturę powierzchni danej gwiazdy oraz jej typ widmowy. Natomiast na osi pionowej zaznaczona jest jasność gwiazdy, a także moc jej promieniowania.

Po nałożeniu na wykres kilkudziesięciu gwiazd zauważono, iż grupują się one na pewnych obszarach. Największy taki obszar, przecinający cały wykres, nazywany jest ciągiem głównym – gwiazdy spędzają tam większą część swego życia, by potem, w zależności od masy, przejść do innego obszaru diagramu.

Olbrzymy znajdują się na obszarze powyżej ciągu głównego, a nadolbrzymy dalej ponad nimi. Białe karły z kolei można znaleźć po lewej dolnej stronie diagramu.