Un système stellaire est un petit nombre d'étoiles qui tournent en orbite les unes autour des autres, liées par une attraction gravitationnelle. Un grand nombre d'étoiles liées par gravitation est généralement appelé un amas d'étoiles mais, en gros, ce sont aussi des systèmes stellaires. Les systèmes stellaires ne doivent pas être confondus avec les systèmes planétaires, qui comprennent les planètes et les corps similaires.

Un système stellaire composé de deux étoiles est connu sous le nom d'étoile binaire, de système stellaire binaire ou d'étoile double physique. Un tel système est stable s'il n'y a pas d'effets de marée, pas de perturbation par d'autres forces et pas de transfert de masse d'une étoile à l'autre. Les deux étoiles tourneront autour du centre de masse du système indéfiniment. Des exemples de systèmes binaires sont Sirius, Procyon et Cygnus X-1, dont le dernier est probablement constitué d'une étoile et d'un trou noir.