物理变星是指由本身物理原因（例如，由于辐射出来的总能量发生了变化）而引起亮度变化的恒星，这类恒星是不稳定恒星。在已发现的两万多颗变星中，大部分都是物理变星。物理变星由于光变的物理机制不同，可以分为脉冲变星和爆发变星两类。脉动变星可以分为长周期造父变星、短周期造父变星、长周期变星、半规则变星和不规则变星。爆发变星包扩灾变变星（超新星）、激变变星（新星、再发新星、矮新星等）、耀星。目前已发现射电变星和X射线变星。