脉动变星是指由脉动引起亮度变化的恒星。这些变星亮度的变化，是由于恒星体内（自身的大气层）一会儿膨胀，一会儿收缩，这种周期性的变化而引起的。恒星周期性的膨胀与收缩，必然引起恒星半径周期性地增大与减小，恒星的表面积也周期性地增大与减小，温度和总辐射能量都发生变化，因而光度也周期性地增大与减小，看起来它的亮度也周期性地变亮与变暗。另外，其颜色、光谱型和视向速度，有时还有磁场，也都随之发生变化。脉动变星的密度和绝对光度都与脉动周期有一定的关系，这些为研究恒星的物理本质和宇宙尺度提供了重要的依据。
在已发现的变星中，脉动变星占了1／2以上，银河系中约有200万个。脉动变星的周期可以相差很大，短的在1小时以下，长至几百天甚至10年以上。星等变化从大于10到小于千分之几都有。从恒星演化的阶段来看，脉动变星年轻的、年老的都有。据研究，脉动变星脉动的原因可能是恒星演化到一定阶段时，其结构出现某种不稳定性而引起的。
根据亮度变化曲线的形状，脉动变星可分为规则的、半规则的和不规则的3种不同的类型。规则的脉动变星，亮度变化曲线是固定的，按亮度变化周期长短分为短周期造父变星（如天琴座RR变星）、长周期造父变星（如经典造父变星）；半规则的脉动变星，亮度变化有一定规律但周期不定，或者平均亮度不变，如金牛座RV变星；不规则的脉动变星，其亮度没有任何规则可循。
脉动变星有很多类型，最典型的一类是造父变星，代表是仙王星座中的造父一星。这颗变星的光变周期是5·4天，最亮时亮度为3·6等，最暗时亮度为4·3等。
造父变星与“量天尺”
造父变星是变星的一种，它的光变周期（即亮度变化一周的时间）与它的光度成正比，可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星（中等温度的热星）；在光度极小时为G型星（像太阳那样比较冷的星），典型的造父变星是仙王座δ。1784年约翰·古德利发现了它的光变现象，1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。造父变星现被分为两种性质不同的类型：
（1）经典造父变星，周期一光度关系很明显，具有1·5天到长达50天的光变周期，是比较年轻的恒星，大多见于星系的旋臂，属于星族Ⅰ。
（2）短周期造父变星，又称星团变星或天琴座RR型变星，光变周期短于1天，光变周期和光度之间没有明显的关系。由于天琴座RR型变星的绝对星等是相同的，因而也可用它们作为距离的指示天体。短周期造父变星属于星族Ⅱ，是年老的恒星，位于银河系的银核和银晕中。
经典造父变星的绝对星等可根据它们的光变周期估出，一旦知道绝对星等，变星的距离便可从绝对星等和视星等（可直接测得）算出。
仙王座δ星最亮时为3·7星等，最暗时只有4·4星等，这种变化很有规律，周期为5天8小时47分28秒，此为光变周期。这类星的光变周期有长有短，但大多在1～50天，而且以5～6天为最多。我国古代将“仙王座δ”称为“造父一”，所以天文学家便把此类星都叫做造父变星。人们熟悉的北极星也是一颗造父变星。
科学家们经过研究发现，这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系，光变周期越长，亮度变化越大。人们把这种关系叫做周光关系，并得到了周光关系曲线。只要我们在星系或星团中测出一颗造父变星的光变周期，利用周光关系就可知道这颗变星的绝对星等，这颗变星看上去的视星等是很易通过观测知道的。由于天文学上星星的距离、它的视星等与绝对星等之间有确定的关系，这样只要我们知道了这颗变星绝对星等和视星等，天文学家就可计算出它的距离。因为这颗变星就在星系或星团里，所以天文学家也就知道了该星系或星团的距离了。这些变星的光度都很大，它们好像是宇宙中特殊的指路灯塔，以它变化着的光芒为信号，向我们指示灯塔的距离，好像一把天生的测量天体距离的尺子。因此，造父变星被人们誉为“量天尺”。