Masywne, jasne gwiazdy o temperaturach powierzchni od 30 000 do 50 000 K i masach od 20 do 100 mas Słońca. Widmo tych gwiazd jest zdominowane przez linie emisyjne pojedynczego zjonizowanego helu (serie Pickeringa). Reszta występujących linii w widmie to podwójnie zjonizowane pierwiastki takie jak wodór czy hel I.

Gwiazdy typu O silnie jonizują swoje okołogwiazdowe otoczenie, powodując powstanie ogromnych jasnych mgławic emisyjnych. Większość gwiazd tego typu bardzo szybko rotuje. Ich czas życia wynosi od 3 do 6 milionów lat. Przykładami w tym typie są: Alnitak (Zeta Orionis) i Naos (Zeta Puppis).