Hệ sao hoặc hệ thống sao là số lượng nhỏ các ngôi sao cùng một quỹ đạo, và bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn. Một số lượng lớn các ngôi sao bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn thường được gọi là một cụm sao hay thiên hà, tuy nhiên nếu nói chung người ta vẫn gọi là các hệ sao.

Các hệ sao đôi

Hệ sao có 2 ngôi sao được xem là hệ sao đôi. Nếu không có các tác động của lực thủy triều, không có sự chuyển đổi khối lượng từ ngôi sao này sang ngôi sao kia, không có sự xáo trộn bởi các lực tương tác khác, quỹ đạo của 2 ngôi sao là một quỹ đạo tuyệt đối theo thời gian.

Một số hệ sao đôi đó là Sirius, Procyon và Cygnus X-1. Ngoài ra, hệ sao đôi còn có dạng đặc biệt đó là sự kết hợp của một ngôi sao và một lỗ đen.

Các hệ sao điển hình

Hệ sao đôi
 Sirius, một sao đổi chứa một sao loại A và một sao lùn trắng.
 Procyon, tương tự Sirius.
 Hệ sao Mira, hệ sao biến (variable star)
 Delta Cephei, hệ sao biến cepheid
 Epsilon Aurigae, hệ sao đôi eclipse

Hệ ba sao
 Polaris
 Alpha Centauri
 HD 188753

Hệ bốn sao
 4 Centauri
 Mizar là sao đôi được khám phá đầu tiên vào năm 1650 bởi Giovanni Battista Ricciolitr.1 nhưng nó được quan sát lại bởi Benedetto Castelli và Galileo. Sau đó, quang phổ của các thành phần của hệ sao là Mizar A và B cho thấy chúng là 2 hệ sao đôi con.
 HD 98800

Hệ năm sao
 91 Aquarii
 Delta Orionis

Hệ sáu sao
 Castor
 HD 139691
 Nếu Alcor được xem là một phần của hệ sao Mizar thì toàn bộ chúng có thể xem là hệ sáu sao.

Hệ bảy sao
 Nu Scorpii