Ett Hertzsprung-Russell-diagram, HR-diagram, är en grafisk presentation av stjärnornas absoluta ljusstyrkor eller luminositeter mot något mått på deras temperatur, spektraltyp eller färg. En stjärnas position i diagrammet avslöjar i vilken utvecklingsfas den befinner sig.
Strax efter stjärnbildningen följer en protostjärna det nästan vertikala så kallade Hayashispåret längst till höger i diagrammet (ej i bild).
Diagonalt i diagrammet från hög ljusstyrka och hög temperatur till låg ljusstyrka och låg temperatur sträcker sig huvudserien. Den representerar de stjärnor som omvandlar väte till helium i sina centra. Stjärnmassan bestämmer positionen längs huvudserien med de mest massiva högst upp.
Ovanför huvudserien befinner sig jätte- och superjätteserierna med stjärnor som förbrukat sitt väte och således befinner sig i senare utvecklingsstadier. Långsamt kallnande stjärnor i slutfasen av sin utveckling, de vita dvärgarna, finns i diagrammets nedre vänstra del.
HR-diagrammet används också för att åldersbestämma grupper av stjärnor (stjärnhopar). Då man sätter in data för en grupp stjärnor i ett HR-diagram, får man en en brytpunkt på huvudserien. Åldern är beroende av brytpunktens läge (ju lägre ner på huvudserien - desto äldre stjärnor).
Henry Norris Russell (1877-1957) och Ejnar Hertzsprung (1873-1967) fann omkring år 1910 oberoende av varandra att stjärnor med samma temperatur kunde ha olika luminositet och lade därmed grunden till HR-diagrammet.
