恒星のスペクトル型と光度（絶対等級）の分布図。縦軸を絶対等級（上が明るい）、横軸をスペクトル型（右が低温）にとる。この図を考案したヘルツシュプルング（E.Hertzsprung）とラッセル（H. N. Russell）の名前をつけたヘルツシュプルング-ラッセル図が正式名称であるが、多くの場合略してHR図と呼ばれる。
図1が初めて公表されたHR図である。斜めの二本線の間に多くの星が分布しており、ここは主系列と呼ばれ、ここに分布する星は主系列星と呼ばれた。主系列の上のほぼ水平な領域に分布する星は巨星と呼ばれた。このHR図は恒星の誕生と進化を理解する上で極めて重要なツールとなった。HR図上での星の明るさの違いを表すためには光度階級が用いられる（図2）。スペクトル型は星の有効温度の系列なので、スペクトル型の代わりに有効温度を表す色指数を横軸にとっても同様の図が得られる。これは色-等級図（C-M図）と呼ばれる。これも含めてHR図という場合もある。近年の研究ではHR図よりも色-等級図が用いられることが多い。
恒星は誕生から死まで進化に伴いHR図の中で移動してゆく。星の進化の様子は星の質量によって大きく異なる。 星団のように同時期に生まれた恒星の集団のHR図上では、質量の違いによる恒星の進化段階に対応したいくつかの系列が見られる（図3参照）。 恒星が中心での水素の核融合によって輝く段階では、質量が大きいほど温度が高く、光度も高くなり、HR図上で左上から右下に延びる主系列の上に乗る。中心部で水素が枯渇すると星は主系列を離れてゆく。ここを転向点と呼ぶ。主系列を離れた後には、低温で光度の高い領域に多くの恒星が存在するようになり、赤色巨星分枝が現れる。このほか、さらに進化の進んだ赤色巨星に対応する漸近巨星分枝、金属量の低い星団などに見られる水平分枝がある。
理論的考察においては縦軸に絶対等級の代わりに光度を、横軸に有効温度の対数をとった図がよく用いられるが、表現している内容はHR図と同じである。