Forholdet mellem stjernefarve og masse bestemmes hovedsageligt af stjernens lysstyrke og effektive temperatur. Generelt er mere massive stjerner mere lysende og har højere overfladetemperaturer. Dette skyldes, at mere massive stjerner har en stærkere gravitationskraft, hvilket får deres kerne til at være tættere og varmere. Som et resultat producerer de mere energi gennem kernefusionsreaktioner og udsender mere lys.
Derfor, jo højere massen af en stjerne er, jo varmere og blåere har den en tendens til at være. For eksempel er stjerner af O-type og B-type meget massive og varme og udsender primært blåt lys. På den anden side er stjerner af M-typen de mindst massive og sejeste, og de ser røde eller orange ud.
Hertzsprung-Russell-diagrammet (H-R-diagram) illustrerer visuelt forholdet mellem stjernefarve, masse og andre stjerneegenskaber. På H-R diagrammet er stjerner plottet efter deres lysstyrke på den lodrette akse og deres effektive temperatur på den vandrette akse. De forskellige områder i diagrammet svarer til forskellige stjernetyper baseret på deres farve og masse.
Det er vigtigt at bemærke, at mens stjernefarven primært påvirkes af temperatur, kan andre faktorer påvirke den observerede farve, såsom stjernens alder, kemiske sammensætning og tilstedeværelsen af støv og gas i det omgivende miljø.