Aunque algunas estrellas, como ocurre con el Sol, son solitarias, en más de la mitad de los casos -aproximadamente un 60% del total- éstas se agrupan de dos en dos, o incluso en mayor número. Las estrellas binarias, pues, son grupos de dos estrellas cercanas unidas gravitatoriamente, pudiendo estar separadas por distancias considerables -incluso meses-luz- o, por el contrario, encontrarse tan próximas que sus fotosferas entran en contacto. Asimismo, pueden ser dos estrellas de tamaño y color similar o, por el contrario, muy diferentes.

Uno de los ejemplos más conocidos de estrella binaria es Sirio. Sirio A -las diferentes componentes de las estrellas múltiples se diferencian con las primeras letras del alfabeto- es una estrella blanca de mayor tamaño y temperatura superficial que el Sol. Sirio B, por el contrario, es una pequeña enana blanca de tamaño poco mayor que el de la Tierra, aunque de masa mucho mayor que la de nuestro planeta, que gira en torno suyo.

Hasta hace poco, los astrónomos suponían que en los sistemas estelares dobles o múltiples no es posible la existencia de planetas habitables, ya que el efecto combinado de las atracciones gravitatorias de las diferentes estrellas -salvo que éstas estuvieran muy juntas o, por el contrario, muy separadas- impediría a estos hipotéticos planetas describir unas órbitas estables, imprescindibles para el desarrollo en ellos de cualquier tipo de vida tal como la conocemos. Sin embargo, el reciente descubrimiento de varios planetas circumbinarios ha obligado a replantearse esta hipótesis.