Een HR-diagram, ook wel een Hertzsprung-Russell-diagram genoemd, is een spreidingsdiagram dat de relatie laat zien tussen de helderheid (intrinsieke helderheid) en de temperatuur (of het spectraaltype) van sterren. Het is een fundamenteel hulpmiddel in de astrofysica en wordt gebruikt om de evolutie van sterren te bestuderen.

Het H-R-diagram is vernoemd naar Ejnar Hertzsprung en Henry Norris Russell, die begin 20e eeuw onafhankelijk de eerste versies van het diagram ontwikkelden. Het diagram van Hertzsprung tekende sterren in clusters uit op basis van hun kleur en helderheid, terwijl Russell's sterren in de bolvormige sterrenhoop Messier 3 uitzetten op basis van hun helderheid en spectraaltype.

Het H-R-diagram is een handig hulpmiddel om de eigenschappen van sterren te begrijpen, omdat het laat zien hoe sterren in de loop van de tijd veranderen. Naarmate sterren evolueren, bewegen ze zich over het diagram van linksboven (hetere, helderder sterren) naar rechtsonder (koelere, minder lichtgevende sterren). De locatie van een ster in het diagram kan daarom worden gebruikt om de leeftijd en andere eigenschappen ervan af te leiden.

Het H-R-diagram kan ook worden gebruikt om verschillende soorten sterren te identificeren. Hoofdreekssterren, dit zijn sterren die waterstof in hun kern verbranden, liggen bijvoorbeeld langs een diagonale lijn in het diagram. Reuzensterren, dit zijn sterren die helium in hun kern verbranden, bevinden zich rechtsboven in de hoofdreeks. Witte dwergsterren, dit zijn sterren die hun nucleaire brandstof hebben uitgeput en nu worden ondersteund door de druk van elektronendegeneratie, liggen linksonder in de hoofdreeks.

Het H-R-diagram is een krachtig hulpmiddel om het universum te begrijpen. Het wordt gebruikt om de evolutie van sterren te bestuderen, om verschillende soorten sterren te identificeren en om de afstanden tot sterren te meten.