تکامل ستارگان (به انگلیسی: Stellar evolution) روندی است که یک ستاره در طول عمر خود طی می‌کند؛ و بسته به جرم ستاره زمان‌های متفاوتی طول می‌کشد؛ از چند میلیون سال برای ستارگان پرجرم تا چند تریلیون سال برای ستارگان کم‌جرم، که چند برابر سن جهان است.
روند تغییرات یک ستاره نسبت به عمر یک انسان بسیار کند است و به همین دلیل، محققان اخترفیزیک از طریق مطالعهٔ ساختار ستارگان و مدل‌سازی کامپیوتری چنین پیش‌بینی‌هایی می‌کنند.
