三星系统是指有三颗恒星组成的恒星系统，一般是由一个双星系统和一颗距离较远的恒星组成的另一个双星系统，也就是两层双星系统的叠套。这三颗恒星的距离相对于其他恒星很远，因此三星系统受其他星体引力影响通常忽略不计。

三星系统类似于双星系统做着相对运动。稳定的三星系统构成，是由一个双星系统和一颗单恒星组成一对双星。其他的情况难以稳定存在。（见：三体问题）中学习题中出现的三颗恒星在一条直线上，两颗恒星围绕中间的恒星运动；抑或是三颗恒星组成一个三角形，以等边三角形的几何中心以相同的角速度转动，属于理想情况，现实中由于很难找到质量相等的星，加之存在扰动，这种系统也是难以稳定存在的。

被我们所熟知的北极星（是现指勾陈一）就是一个三星系统。

三星系统在宇宙中有很多，形成的年代也不同，因此对于三星系统的研究，和对双星系统的研究一样对银河系及宇宙的演化有着重要的意义。

距离太阳系最近的恒星系统，半人马座α星（南门二）就是一个三星系统，主星为黄矮星半人马座α星A和橙矮星半人马座α星B组成的双星，伴星为较远的红矮星：半人马座α星C，又名比邻星。A和B是物理上的双星，轨道离心率极高，使它们接近时有11 AU而遥远时可达36 AU。比邻星离它们很远（大约15,000 AU），相比于A和B之间的距离。虽然这种距离相对于其他星际距离仍然较小，但是比邻星是否真的以引力吸住A和B则颇具争议。

北极星

著名的北极星也是一个三星系统。主星是一个巨星，它有两颗较小的伴星。距离主星较近的伴星由于太接近了，而在2006年哈勃太空望远镜拍摄后，我们才只能从它对北极星A的引力影响中知道它的存在。

格利泽667(Gliese 667)是天蝎座的一个三恒星系统，离地球大约6.97秒差距（22.7光年）。A和B是一对橙矮星组成的双星，C是一颗红矮星。C星的行星格利泽667Cc质量是地球的4.5倍，和恒星的距离正好使得它能够接受到适合人类居住的光热，是可能的宜居星球。如果人类可以在它上面居住，将会看到天空中有三个太阳。

HD 188753是一个物理三星系统，离地球约149光年，位于天鹅座中。此系统由黄矮星HD 188753A、橙矮星HD 188753B和红矮星HD 188753C组成。B和C以156天的周期互相围绕着公转，并且一起每25.7年围绕A公转一圈。一颗太阳系外类热木星行星以极接近A的轨道公转。

三星系统

一个国际研究团队借助美国航天局的“苔丝”探测器发现了一个独特的三星系统，拥有迄今发现最紧密的三星系统轨道。相关研究成果2024年10月发表在新一期美国《天体物理学杂志》上。

研究团队利用人工智能技术分析“苔丝”探测器提供的大量数据后，发现了这个编号为TIC 290061484的三星系统。

该系统位于天鹅座，距离地球不到5000光年。两颗恒星相互绕转一周为1.8个地球日，第三颗恒星轨道周期为25个地球日，即每25天绕行这对恒星一周。这一发现打破了1956年创下的此类系统最短外轨道周期纪录，当时第三颗恒星绕其内部恒星运行周期为33天。

研究人员表示，该系统边界结构紧凑，可以测量其恒星的轨道、质量、大小和温度，研究这个系统是如何形成的，并预测它可能如何演变。