HR-dijagram (Hertzsprung-Russellov dijagram [hε'ɹdsbruŋ rʌ'səl~]), grafički prikaz ovisnosti snage zračenja, sjaja zvijezda, odnosno njihovih apsolutnih magnituda, o površinskoj temperaturi, odnosno indeksu boje. Sastavili su ga 1911., neovisno jedan o drugome, Ejnar Hertzsprung i Henry Norris Russell.
Područja HR-dijagrama
Na x osi naneseni su temperature od 40 000 do 2500 K i spektralni razredi zvijezda (O, B, A, F, G, K, M), a na y osi, u logaritamskoj ljestvici, naneseni su apsolutna magnituda i sjaj zvijezda od sto tisuća puta slabijeg od Sunčeva do milijun puta jačeg. U dijagram se uvrštavaju samo zvijezde poznate udaljenosti, a Sunce se nalazi u središtu.
Glavni niz čine zvijezde u nizu od gornjeg lijevog do donjeg desnog kuta. Tu se nalazi 90% poznatih zvijezda, uključujući i Sunce. Gore lijevo nalaze se modri divovi, sjajne, vruće, plave zvijezde, u sredini su prosječne, žute zvijezde poput Sunca, a dolje desno crveni patuljci, crvene zvijezde slaba sjaja i niske temperature.
Područje crvenih divova u gornjem desnom kutu obuhvaća sjajne zvijezde niske temperature i još sjajnije crvene superdivove koji se nalaze iznad područja crvenih divova.
Područje bijelih patuljaka u donjem lijevom kutu obuhvaća zvijezde slaba sjaja i visoke temperature.
Svojstva HR-dijagrama
HR-dijagram omogućuje uspoređivanje površinskih svojstava zvijezda, koja odražavaju masu, volumen, kemijski sastav, starost i unutarnju građu. Primjerice, zvijezda niske površinske temperature može biti sjajna samo ako je velika, a zvijezda visoke površinske temperature može imati mali sjaj samo ako je malena. Prema Stefan-Boltzmannovu zakonu ukupna je snaga zračenja idealnoga crnog tijela razmjerna četvrtoj potenciji njegove apsolutne temperature: L = SσT4, a kako je površina kugle S = 4πR², onda je polumjer zvijezde 
, gdje je L sjaj zvijezde, T površinska temperatura zvijezde, σ Stefan-Boltzmannova konstanta (σ = 5,67 × 10–7Wm–2K–4).
Položaj zvijezde u HR-dijagramu pokazuje njezin stupanj razvoja. Neposredno nakon nastanka, čim u jezgri počne izgarati vodik, zvijezda dospijeva na glavni niz. Na kojem će mjestu na glavnom nizu zvijezda biti i koliko će dugo ostati ovisi o njezinoj masi: zvijezde velike mase pojavljuju se u lijevom gornjem kutu kao modri divovi, prosječne zvijezde u sredini, a zvijezde male mase u donjem desnom kutu kao crveni patuljci. Što je masa zvijezde veća, temperatura će joj biti viša, sjaj veći i brže će se raspoloživi vodik pretvoriti u helij. Primjerice, Sunce će se na glavnom nizu zadržati približno 10 milijardi godina. Modri divovi zrače i do 1 000 000 puta jače nego Sunce i jednako toliko puta brže troše svoje zalihe goriva, a crveni patuljci zrače 1000 puta slabije, sporije troše svoje zalihe goriva i najduže jednoliko sjaju. Čim u jezgri zvijezde nestane vodika, ona napušta glavni niz. Zvijezde mase manje od polovice Sunčeve mase postupno se hlade i smanjuju. Zvijezde mase poput Sunčeve i veće premjestit će se u područje crvenih divova i superdivova, a kad otpušu vanjski sloj, prijeći će u područje bijelih patuljaka. Najmasivnije zvijezde mogu postati neutronske zvijezde ili crne rupe, ali one se ne nalaze na HR-dijagramu.
