作为离地球最近的恒星，太阳的温度非常高，它的表面平均温度在5500摄氏度左右。通过光谱分析方法，或者斯特藩-玻尔兹曼定律，可以非常精确地测出太阳的表面温度。太阳的热量来源是核心区域中的氢核聚变反应，那里的温度更是高达1570万度。只有这样的高温（还有高压），氢原子核才能获得足够的动能来发生碰撞，形成氦原子核。
那么，宇宙中的其他恒星温度都有多高呢？有比太阳温度更高的恒星吗？
对于处在主序星阶段的恒星，它们的能量来源都像太阳那样，依赖于核心的氢核聚变。恒星的核聚变反应速率决定了辐射功率，进而决定了表面温度。而核聚变反应速率又与质量呈正相关，因为质量越高，引力坍缩效应越强，核聚变反应也会越剧烈。
因此，质量越大的恒星，它们的温度也会越高，光谱颜色越发呈现为蓝色，典型的代表为蓝超巨星，它们的表面温度可达数万度。反之，质量越低的恒星越冷，光谱颜色越发呈现为红色，典型的代表为红矮星，它们的温度只有大约3000度。在赫罗图上，太阳被归类为G型黄矮星。
虽然太阳是中低质量恒星，但太阳其实要比宇宙中的绝大部分恒星更热，因为太阳的质量在95%的恒星之上。宇宙中的恒星大都是质量很小的红矮星，大质量恒星在宇宙中的占比很少。
在地球上的夜空中，肉眼可见恒星的质量基本上都要大于太阳，这意味着它们的温度要高于太阳，例如，天狼星的质量是太阳的2倍，表面温度可达9700度。正因为这些恒星的质量足够大，温度足够高，它们才能亮到肉眼可见。而红矮星的又暗又小，绝大部分都是肉眼不可见。虽然比邻星是离太阳最近的恒星，但它是一颗暗淡的红矮星，我们无法用肉眼看到它。
不过，有些恒星的质量大于太阳，但它们的温度却没有太阳高，例如，参宿四的质量可达太阳的11.6倍，但它的表面温度只有3300度，这是因为参宿四已经演化到红超巨星阶段，它的体积经过了剧烈膨胀（半径相当于太阳的900倍），导致表面温度大幅度下降。不过，这并不意味着参宿四的辐射功率很低。相反，参宿四的光度高达太阳的10万倍，所以它在夜空中显得十分明亮。
R136a1是已知最重的恒星，它的质量超过太阳300倍，表面温度更是高达5.2万度。另外，宇宙中还有温度极高的沃尔夫-拉叶星，它们释放出的超强恒星风吹走了大部分外层物质，使得炽热的内部暴露在外。WR 102是已知表面温度最高的恒星，有效温度可达21万度。
此外，当恒星死亡之后，对于一定质量范围的大质量恒星，它们的炽热核心会经过极端的引力坍缩作用，最终成为中子星。当中子星刚刚形成时，其表面温度可达100万度，而核心温度更是高达1万亿度。
