Stjerner med høj masse har en masse flere gange solens. Disse stjerner er mindre talrige i universet, fordi gasskyer har en tendens til at kondensere til mange mindre stjerner. Desuden har de kortere levetid end stjerner med lav masse. På trods af deres reducerede antal har disse stjerner stadig nogle meget kendetegnende og mærkbare egenskaber.
Kort hovedsekvens-levetid
Alle stjerner drives af kernefusion i deres kerne. En stjerne tilbringer det meste af sit liv i en fase, der er kendt som hovedsekvensen, hvor dens fusionerer hydrogenatomer i helium. En stjerne med høj masse vil have mere brint at brænde i denne proces. Den energi, der frigøres ved denne proces, vil opretholde højere temperaturer, og stjernen vil igen forbrænde mere brint end en lavmasse-stjerne. Derfor brænder stjerner med høj masse hurtigere ud end stjerner i lav masse. En stjerne med en masse, der er ti gange så stor som solen, kan leve i hovedsekvensen på 20 millioner år, hvorimod stjerner med lav masse, såsom røde dværgstjerner, kan have levetid på hovedsekvensen større end universets nuværende alder.
Spektralklasse og temperatur
Stjerner er opdelt i forskellige klasser i henhold til deres spektrale egenskaber. De vigtigste spektralklasser, i rækkefølge af faldende temperatur, er O, B, A, F, G, K og M. Disse klasser svarer også til stjernemassen, hvor O-klasse stjerner er de mest massive. "The sun is a G-class star.", 3, [[Stjerner i M-klasse har en masse på ca. 10 procent af solens og har en overfladetemperatur mellem 2.500 og 3.900 K. I modsætning hertil kan O-klasse stjerner have en masse 60 gange større end solens og har overfladetemperaturer fra 30.000 til 50.000 K. Spektralklasse B inkluderer stjerner med masser omkring to eller tre gange solens masse til ca. 18 gange solens masse. Temperaturen i stjerner i B-klasse varierer fra 11.000 til 30.000 K. Spektralklasser A og F inkluderer stjerner, der kun er lidt mere massiv end solen.
Carbon-Nitrogen-Oxygen Fusion
Stars, der er ved mindst 1,3 gange så massiv som solen kan gennemgå en anden type fusion end den, der ses i de fleste andre stjerner. Mindre massive stjerner gennemgår brintfusion under deres livssekvens og heliumfusion i deres senere liv. Mere massive stjerner kan skabe helium gennem både brintfusion og carbon-nitrogen-oxygen-processen. Dette gør det muligt for disse stjerner at fortsætte med at forbrænde, selv efter at alt brint og helium er opbrugt. Til gengæld kan disse højmassestjerner smelte sammen stadig større elementer i deres senere liv.
Supernova
Ved afslutningen af en højmassestjernes liv består kernen af jern. Dette jern er stabilt og vil ikke gennemgå fusion. Til sidst kollapser jernkernen på grund af tyngdekraften, og stjernen kan eksplodere som en supernova. Afhængig af stjernens masse, kan stjernens kerne blive en neutronstjerne eller et sort hul. Disse endepunkter er meget forskellige fra et flertal af andre stjerner, som afslutter deres liv som varmere hvide dværgstjerner.