แถบลำดับหลัก คือแนวโนมสำคัญในแผนภาพเฮิร์ตสปรอง–รัสเซิล (Hertzsprung–Russell diagram) ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสีกับความสว่างของดาวฤกษ์ โดยดาวส่วนใหญ่รวมถึงดวงอาทิตย์ใช้เวลาส่วนใหญ่ของชีวิตอยู่บนแถบนี้ ผ่านกระบวนการหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมที่แก่นกลาง พลังงานจากปฏิกิริยานี้สร้างแรงดันต้านแรงโน้มถ่วงให้ดาวคงสมดุลอุทกสถิต

ตำแหน่งบนแถบลำดับหลักถูกกำหนดโดยมวล อายุ และความเป็นโลหะ (สัดส่วนธาตุหนักกว่าฮีเลียม) โดยดาวมวลสูงจะมีอายุขัยสั้นกว่าเพราะเผาผลาญเชื้อเพลิงเร็วกว่า แถบนี้แบ่งเป็นสองส่วนตามกลไกการหลอม: ดาวมวลน้อย (ต่ำกว่า 1.5 เท่ามวลดวงอาทิตย์) ใช้ห่วงโซ่โปรตอน–โปรตอน (proton–proton chain) ขณะที่ดาวมวลมากใช้วัฏจักรซีเอ็นโอ (CNO cycle) ซึ่งเกิดการพาความร้อนในแก่นกลาง เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหมด ดาวจะวิวัฒนาการออกจากแถบเป็นดาวยักษ์แดง ดาวยักษ์ใหญ่ หรือดาวแคระขาว

แนวคิดนี้มีพัฒนาการในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 โดยแอนนี จัมป์ แคนนอน และเอ็ดเวิร์ด ชาร์ลส์ พิกเคอริง แห่งหอดูดาวฮาร์วาร์ด ซึ่งคิดค้นระบบการจัดจำแนกสเปกตรัมแบบฮาร์วาร์ดอันเป็นพื้นฐานสำคัญของแผนภาพดังกล่าว