月亮绕着地球旋转，地球绕着太阳旋转，都是因为彼此之间有万有引力的作用。恒星之间也存在引力，这使得有些靠得比较近的恒星互相绕转。被引力系在一起、互相绕转的两颗星叫做物理双星。
有些物理双星凭目测就能发现；有些必须借助精密仪器，通过细致分析才能发现。前者叫做目视双星，后者叫做分光双星。双星中较亮的一颗叫做主星，另一颗叫做伴星。双星之间的搭配是五花八门的，有的主星比伴星重，有的伴星比主星重，有的主星是爆发变星，有的是脉动变星，有的是其他变星：白矮星、中子星、红巨星，甚至是黑洞。双星的结构引起许多天文学家的兴趣，也为我们揭示了恒星世界的一些奥秘。部分双星为我们提供了测定恒星的大小、形状、密度、质量、距离的便利条件，并为研究恒星及各种恒星集团的起源、演化问题开拓了新的天地。