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雖然宇宙中的恆星數量不計其數，但恆星的密度往往較低，這與恆星的結構有關。恆星的主要成分為氫，其次是氦，此外還包含少量的其他元素。理論上，物體的質量越大，引力就越強，往引力中心收縮的趨勢也越強。恆星的質量往往都很大，比如太陽的質量是地球的33萬倍，但由於恆星中心不斷進行著核聚變，產生了很強的輻射壓，能夠阻擋恆星自身的坍縮，所以恆星的密度會比巖質行星更低。例如，太陽的平均密度為1.408 g/cm^3，地球的平均密度為5.514 g/cm^3，所以地球的平均密度大約是太陽的3.9倍。儘管如此，由於恆星的質量很大，其核心區域的密度極高。例如，太陽的中心密度為162.2 g/cm^3，這是地球中心密度的12.4倍。
對於處在主序星階段的恆星，質量越大往往密度越小。這是因為質量越大的恆星，核聚變越劇烈，輻射壓越強，使得恆星越難引力坍縮，所以密度就越小。例如，質量最大的恆星R136a1，其質量為太陽的315倍，半徑為太陽的30倍，它的平均密度僅為太陽的1.16%。另一方面，比鄰星是一顆紅矮星，其質量為太陽的12.21%，半徑為太陽的15.42%，它的平均密度為太陽的33倍。
可以預見，如果恆星停止核反應不再產生輻射壓，恆星就會發生引力坍縮，星體的密度將會急劇升高。如果恆星核心的質量小於1.4個太陽質量，結果會坍縮成白矮星，平均密度可達1×10^6 g/cm^3，這是地球的18萬倍。如果恆星核心的質量介於1.4至3個太陽質量，結果會坍縮成中子星，平均密度與原子核相當，高達3×10^14 g/cm^3。如果恆星核心的質量大於3個太陽質量，結果會坍縮成黑洞，所有質量都被壓縮到奇點中，在該點的密度無限高。如果以史瓦西半徑作為黑洞的半徑，則黑洞的平均密度仍然很高。例如，太陽的史瓦西密度為1.84×10^16 g/cm^3。黑洞的密度與質量有關，質量越大，密度越低。這是因為黑洞的質量與史瓦西半徑成正比，而體積與半徑的三次方成正比，則黑洞的密度與質量的平方成反比，所以隨著質量的增加，黑洞密度快速減小。例如，R136a1的史瓦西密度為1.86×10^11 g/cm^3，地球的史瓦西密度高達2.04×10^27 g/cm^3。對於某些質量極高的超大質量黑洞，其平均密度有可能還會比空氣更低。