当一颗原恒星从在星际介质中的气体和尘埃构成的巨分子云中坍缩形成时，最初的成分是均匀的，质量包含大约70%的氢和28%的氦，还有其它含量可追踪的元素。
恒星的初始质量是有在分子云中所在位置的条件（新形成恒星的质量分布是依据初始质量函数的经验来描述）决定。当坍缩开始时，这颗前主序星经由重力收缩产生能量。在达到合适的密度，能量开始由核心将氢转变成氦的放热核聚变程序来产生。
一旦氢的核聚变成为能量产生过程中的主要来源，重力就没有多余的能量使恒星收缩，这颗恒星将沿着一条曲线落在赫罗图上所称的标准主序带上。天文学家有时会参考这个阶段称为“零龄主序带“，或ZAMS。这条曲线是恒星开始进行核聚变的点，可以依据恒星的特性使用电脑模型计算出ZAMS。从这个点，恒星的亮度和表面温度会随着年龄而增加。
直到核心中的氢被大量的消耗掉，恒星依然还在主序带上初始的位置附近，然后就开始变成一颗更明亮的恒星（在赫罗图上，恒星的演化是离开主序带向上和向右移动）。因此主序带是恒星生命中以氢燃烧为主的阶段
主序带是赫罗图上在对角在线的曲线，绝大部分的恒星都在这个范围上，在这个区域内的恒星被称为主序星或矮星，其中则以红矮星的温度最低。这条线是非常明显的，因为只要氢核聚变持续在进行，恒星光谱类型与亮度都与恒星的质量有直接的关联，而且恒星的一生也几乎都花费在这个阶段上。但是，即使在理想的观测下，主序带还是会有些模糊不清。例如，紧邻的伴星、自转或磁场，都会造成一些改变。明确的说，有些金属贫乏的恒星(次矮星)，位置就在主序带的下方，一样进行氢的核聚变，但在主序带的下端就会因为化学组成而造成混淆不清的情况。
天文学家有时会提到“零龄主序带”(ZAMS)，这是由计算所得的曲线，表示的是恒星开始氢的核聚变时，其亮度与表面温度的位置，而典型的恒星会随着年龄由这点开始，表面温度与亮度增加。当恒星诞生时会进入主序带，濒临死亡前就会离开主序带。太阳是一颗主序星，年龄是46亿岁，光谱分类是G2V。当核心的氢耗尽后，将膨胀成为一颗红巨星。
主序带有时会被分成上段和下段，根据恒星产生能量的主要过程来进行划分。质量大约在1.5倍太阳质量以内的恒星，将氢聚集融合成氦的一系列主要过程称为质子-质子链反应。超过这个质量在主序带的上段，核聚变主要是碳、氮、和氧。通常，质量越大的恒星在主序带上的生命期越短。在核心的核燃料已被耗尽之后，恒星的发展会离开赫罗图上的主序带。这时恒星的发展由它的质量决定，质量低于0.23太阳质量的恒星直接成为白矮星，而质量未超过10太阳质量的恒星将经历红巨星的阶段；质量更大的恒星可以爆炸成为超新星，或直接塌缩成为黑洞。
所有的主序星都有进行核聚变产生能量的核心区域。核心的温度和密度都必须要能维持个极能量的生产和支撑这颗恒星的其余部分。产生的能量减少将导致覆盖在外的质量压缩核心，结果会因为更高的温度和压力导致核聚变的速率增加。同样的，增加能量的生产将导致恒星的膨胀，降低核心的压力。因此，恒星形成自律的。所有的主序星都有进行核聚变产生能量的核心区域。核心的温度和密度都必须要能维持个极能量的生产和支撑这颗恒星的其余部分。产生的能量减少将导致覆盖在外的质量压缩核心，结果会因为更高的温度和压力导致核聚变的速率增加。同样的，增加能量的生产将导致恒星的膨胀，降低核心的压力。因此，恒星形成自律的流体静力平衡系统，使其在主序带的生命期间过程是稳定的。
主序星有两种类型的氢反应过程，并且每个类型产生能量的速率取决在核心区域的温度。天文学家将主序带分成上下两个部分，就是依据两种类型是以何者做为核聚变的主导过程。在主序带的下部，能量主要是经由质子-质子链反应孳生，经由一系列的步骤直接将氢融合成氦。在主序带上部的恒星，有足够高的核心温度，可以有效的使用碳氮氧循环（参见图）。这个过程使用碳、氮、和氧原子做为触媒，在过程中将氢融合成氦。
当温度在1，800万K时，PP过程和CNO循环同样有效，并且各自产生恒星一半的净光度。核心在这种温度的恒星质量大约是1.5太阳质量，主序带上部恒星的值量都超过这个值。因此，粗略的说，光谱类型为F或温度更低的恒星在主序带的下部，A型恒星或更热的恒星在主序带的上部。从主要的能量产生类型从一种过度到另一种的质量范围不到一个太阳质量。在我们的太阳，1太阳质量的恒星，只有1.5%的能量是以CNO循环产生的。与此相反的，1.8太阳质量或更高质量的恒星，几乎所有的能量都是完全经由CNO循环输出
观测到的主序星上部恒星质量的上限在120至200太阳质量。这种限制在理论上的解释是质量超过的恒星不能快速的辐射出能量以维持稳定，所以任何额外的质量将在一系列的胀缩中被抛射出去，直到这颗恒星达到稳定状态的限制。能持续进行质子-质子链反应的质量下限大约是0.08太阳质量，低于这个门槛的次恒星天体不能维持氢融合，像是所知的褐矮星。
每种有机生命，必须有自己的能量源，从广义上来说，所有的能量都来自于核聚变。植物通过光合作用，吸收能量，然后埋在地下，就是石油，煤炭。
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