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，大部分出现在行星状星云的中心。有天文学家认为它们是两个B型次矮星融合的结果。

　　O型星是一种极其稀有、生命极其短暂、但影响着很多天文领域的大质量天体。它们主导了其所在星系的光度；它们在宇宙早期发出了大量的电离光子，电离了中性的氢和氦，从而使得宇宙进入了黎明时代；它们的星风以及死亡时剧烈的爆炸，搅动了周围的气体，促使了新的恒星形成；抛出物与周围气体混合后，增加了气体的金属丰度，从而促进了星系的化学丰度演化；它们是核塌缩超新星的前身星，也是长伽马射线暴和引力波事件中双黑洞的前身星。因此，对大质量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。