Гла́вная после́довательность звёзд, одна из последовательностей на диаграмме Герцшпрунга – Рассела; простирается по диагонали этой диаграммы от горячих голубых звёзд к холодным красным. Звёзды главной последовательности находятся на стадии эволюции, когда источником энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий (протон-протонный или углеродно-азотный цикл).

Согласно теории внутреннего строения звёзд, на главной последовательности бо́льшим массам звёзд соответствуют бо́льшие температуры, радиусы и светимости. Поэтому вдоль главной последовательности массы, светимости, температуры и радиусы звёзд убывают, а их средние плотности возрастают. Звёзды, находящиеся на главной последовательности, вне зависимости от их массы и светимости принято называть карликами. Наблюдаемый разброс положений звёзд на главной последовательности обусловлен различием в возрасте звёзд одинаковой массы и разницей их химического состава. На главной последовательности звёзды проводят основное время своей жизни (более 90 %).

В число звёзд главной последовательности входит большинство известных звёзд, например белые Сириус и Вега (спектральный класс А), желтовато-белый Процион (F), жёлтое Солнце (G), оранжевая τ Кита (K) и красный карлик – звезда Барнарда (М). В Галактике, так же как и в окрестностях Солнца, подавляющее большинство звёзд относится к главной последовательности. Как правило, эти звёзды слабее Солнца по яркости и меньше его по массе.