Les étoiles doubles et multiples sont des étoiles suffisamment rapprochées pour être liées par l'attraction gravitationnelle. Elles sont en orbite autour du centre de masse de l'ensemble qu'elles forment, et leur mouvement obéit aux lois de Képler. Elles constituent ce que l'on appelle des systèmes, que l'on pourra aussi qualifier de complexes ou de composés. Quand on a affaire à deux étoiles seulement, on parle de systèmes binaires ou simplement d'étoiles doubles. Dans le cas, un peu plus rare, où le système stellaire comporte davantage d'étoiles, on parle de systèmes (ou étoiles) triples, quadruples, ou encore... multiples.
Il s'agit d'une situation très commune, mais peut-être pas autant qu'on l'on dit jusqu'ici. Pendant longtemps, en effet, les astronomes ont estimé que le tiers seulement des étoiles sont, à l'instar de notre Soleil, des objets simples, isolés, la plupart (soit environ les deux tiers restants, donc) devant être des étoiles doubles et multiples, liées à un ou plusieurs compagnon. Une étude publiée en janvier 2006 conduit cependant à nuancer cette assertion. Les étoiles les plus massives seraient effectivement la plupart du temps composés, mais les naines rouges (qui sont les plus nombreuses) seraient le plus souvent des étoiles simples.
Quoi qu'il en soit, il convient de ne pas confondre les étoiles doubles physiques, dont il est question ici, des fausses étoiles doubles, dites doubles optiques, et qui ne sont en réalité que des étoiles rapprochées par la perspective sur la voûte céleste, mais qui situées à des distances très différentes n'ont aucun lien entre elles.