У некоторых звезд периодически меняется степень яркости. Они называются переменными звездамии и делятся на три основных типа: пульсирующие, затмевающие и катаклизмические переменные. Пульсирующие переменные звезды обычно своими размерами превосходят Солнце. Они могут менять размер и температуру. Чем больше размер этих звезд, тем больше света они излучают. Некоторые переменные звезды сокращаются и растут в регулярном цикле, жизнь других менее упорядочена. На рисунках внизу показана Мира — пульсирующая переменная звезда с регулярным циклом.

Затмевающие переменные звезды — разновидность двойных звезд. Двойная звезда — это на самом деле две звезды, которые вращаются вокруг друг друга и удерживаются гравитацией. В затмевающих переменных одна звезда заходит за другую, поэтому их яркость меняется, что можно наблюдать и с Земли. На диаграмме внизу показана затмевающая переменная звезда с маленькой яркой звездой и большой, менее яркой.

Катаклизмирующие (взрывные) переменные звезды — это двойные звезды, которые находятся очень близко друг от друга. Когда гравитация одной из них (как правило, белой карликовой звезды) притягивает материю другой (обычно красной звезды-гиганта), происходит внезапное и мощное усиление яркости' между ними и вокруг.
Один из типов взрывных (катаклизмических) переменных звезд— новые звезды. Они внезапно вспыхивают, а затем снова затухают. Вспышка может длиться несколько месяцев или даже лет.