Самая большая звезда наверняка принадлежит к классу красных сверхгигантов, хотя трудности с определением точных размеров большинства звезд приводят к тому, что нельзя сказать с уверенностью, какая именно является самой большой. Размер у звезд этой группы таков, что их радиусы сопоставимы с радиусами орбит планет Солнечной системы Юпитера или Сатурна (от 800 до 1600 миллионов километров, что в 1200 - 2400 больше размеров Солнца). Возможным кандидатом на звание "самой большой звезды" является Альфа Геркулеса. Другой очень большой красный сверхгигант - Mю Цефея. Красные сверхгиганты представляют собой звезды в последней стадии эволюции. Когда запас водорода, используемого в качестве источника ядерной энергии в центральной части звезды, начинает истощаться, начинается стадия внутренних изменений, в результате которых внешние слои звезды сильно расширяются. Красный сверхгигант состоит из обширной оболочки очень разреженного газа, окружающей центральное ядро звезды.

Самые горячие из известных звезд - центральные звезды планетарных туманностей. Было обнаружено, что их поверхностные температуры доходят до 250000 K. (Примером планетарной туманности с такой горячей центральной звездой является туманность NGC 2240). При таких высоких температурах большая часть энергии излучения приходится на ультрафиолетовый диапазон спектра, так что на изображениях туманности в оптическом диапазоне центральная звезда часто не видна. Планетарные туманности формируются в тех случаях, когда на определенной стадии эволюции звезда сбрасывает свои внешние слои. Центральная звезды такой туманности - это то, что прежде было ядром звезды, а поверхностная температура центральной звезды продолжают повышаться и после того, как туманность сформировалась. Максимальная достижимая температура предопределена исходной массой звездного ядра. Как полагают, массы таких звезд составляют от 0,55 до 1,2 масс Солнца. Чем больше масса, тем выше максимальная поверхностная температура звезды.

Считается, что самые холодные "настоящие" звезды имеют поверхностную температуру около 2600 K. Примером такой звезды является Глизе 105C, изображение которой было получено космическим телескопом "Хаббл" в 1995 г. Главный фактор, определяющий поверхностную температуру звезды, - ее масса. Теория предсказывает, что нижний предел массы звезды составляет 8% от массы Солнца. Ниже этого предела газовое облако, сгущающееся под действием сил тяготения, уже не может разогреться настолько сильно, чтобы началась самоподдерживающаяся реакция ядерного синтеза. Облака газа, которые не смогли стать звездой, поскольку их масса лежит ниже этого предела, превращаются в то, что называется коричневым карликом. Глизе 105C, как кажется, представляет собой не коричневый карлик , а настоящую звезду с небольшой массой. Ее масса оценивается в 8- 9% массы Солнца. Глизе 105C является в двойной системе компаньоном большей звезды, Глизе 105A (известной также как HD 16160).

Самой близкой к Солнечной системе звездой является Проксима Центавра, находящаяся на расстоянии 4,25 световых лет. Считается, что вместе с двойной звездой Альфа Центавра A и B она входит в свободную тройную систему . Двойная звезда Альфа Центавра находится от нас немного дальше, на расстоянии 4,4 световых лет. Солнце лежит в одном из спиральных рукавов Галактики (Орионовом рукаве), на растоянии около 28000 световых лет от ее центра. В месте расположения Солнца звезды обычно удалены друг от друга на несколько световых лет. В промежутках между спиральными рукавами (а также выше или ниже плоскости Галактики) плотность звезд меньше. Ближе к центру галактики звезды "упакованы" намного плотнее и разделены расстояниями порядка одной десятой светового года.