O型星是指光谱型为O的恒星，光谱主要特征为电离氦吸收线。

O型星是赫罗图2上位于主星序左上端的大质量主序星。它们是宇宙中温度最高，质量最大的主序星。

O型星的质量非常大，通常超过太阳的16倍，最热的O型星质量超过太阳的150倍。但它们的半径并不是非常巨大，大多数的O型星直径介于太阳的6-30倍之间。只有少数的超巨星/特超巨星能够超过太阳的30倍大（例如牡丹星）。

O型主序星是主序星中最亮的一种，最暗的O9.5型主序星依旧要比太阳亮25000倍以上，最亮的O2型星可能会超过太阳的百万倍。O型的超巨星更是宇宙中最亮的一类恒星，它们的亮度至少是太阳的20万倍，高的可以超过太阳的500万倍。

O型星温度非常之高，一般超过30000K，最热的O2型星可以达到55000K，高温使他们呈现出漂亮的蓝色。但是O型的巨星和超巨星由于半径较大，温度会比同光谱的主序星略低。O型星并不像一般的光谱型，有10个次型。O型最早的光谱为O2,代表星为BI253。早于O2的恒星由于主序星时期过于短暂而无法发现。O型光谱最晚的是O9.7型，这个类型的光谱已经跟B型非常接近。

O型星除了主序星和巨星、超巨星之外，还包括一些sdO型的次矮星。与主序星不同的是，这些次矮星是非常古老的低质量恒星。他们的半径非常小，一般只有太阳的20%。但是表面温度却远远超过同样光谱的主序星，一些O型的次矮星表面温度超过了10万K，这使得它们仍然具有太阳几千倍的光度。O型次矮星也很罕见，大部分出现于行星状星云的中心。有天文学家认为它们是两个B型次矮星融合的结果。

O型恒星的深入研究将为我们理解宇宙黎明时代、星系化学演化，恒星形成、核塌缩超新星、长伽马射线暴、和引力波事件等当前热点前沿问题具有非常重要的科学意义。

O型星很少见，但是很明亮，所以它们很容易被探测到，肉眼可以看到很多这样的恒星。

在一个星云里，物质因为万有引力作用向内部收缩，一颗O型恒星诞生了。由于O型星核聚变反应快，所以它很快就用完了燃料，因为辐射压力突然增大，导致恒星外层的氢壳被吹散，恒星就开始了膨胀。由于“体积增大，温度降低”这个定律，恒星一边膨胀一边变色，从蓝色变成白色，再变成黄色、橙色，最后变成红色，而此时体积也变得比红巨星还大，而它的核心则越缩越小。由于O型星核心质量的不同，核心质量较低的变成了红超巨星，然后坍缩下来，由于它支撑不住自己了，就发生了超新星爆炸，外壳被炸飞，内核变成了中子星，然后经过冷却成为了黑中子星。而核心质量大于3倍太阳质量的则变成了红特超巨星，比红超巨星更大，然后坍缩成沃尔夫-拉叶星，最终爆炸为极超新星，核心变成了黑洞（恒星级黑洞）