Majoritatea stelelor de pe cer nu sunt singuratice, ci fac parte din sisteme binare, orbitând împreună cu o altă stea.

Sistemele stelare binare reprezintă configurația standard în univers, un fapt confirmat de observațiile realizate de telescoape precum Hubble și misiunea Gaia a Agenției Spațiale Europene. Studiile arată că stelele masive de tip O și B au o probabilitate de peste 80% de a avea un companion, în timp ce stelele mai mici, precum piticele roșii, sunt mai des solitare. Această distribuție sugerează că procesul de formare stelară favorizează fragmentarea norilor moleculari în mai multe nuclee.Un exemplu celebru este Sirius, cea mai strălucitoare stea de pe cerul nopții, care este de fapt un sistem binar compus din Sirius A și pitica albă Sirius B. Astronomii folosesc aceste sisteme pentru a determina masa stelelor aplicând legile lui Kepler asupra mișcării lor orbitale. Fără sistemele binare, înțelegerea noastră despre evoluția și densitatea stelară ar fi extrem de limitată.Existența planetelor în astfel de sisteme, numite planete circumbinare, a fost confirmată pentru prima dată de misiunea Kepler în 2011 prin descoperirea planetei Kepler-16b. Pe o astfel de lume, un observator ar vedea două apusuri de soare diferite, iar stabilitatea orbitei planetei depinde critic de distanța față de centrul de masă al celor două stele. Aceste sisteme oferă date esențiale despre dinamica gravitațională la scară galactică.