Una prima distinzione che dobbiamo compiere è tra stelle variabili estrinseche o geometriche e stelle variabili intrinseche o fisiche. Le stelle variabili geometriche sono quelle la cui variabilità è dovuta a cause esterne, come ad esempio per le variabili ad eclisse: stelle multiple le cui componenti si eclissano vicendevolmente facendo diminuire periodicamente lo splendore apparente del sistema.
Nelle variabili fisiche invece, le variazioni di luminosità sono dovute a modificazioni delle caratteristiche interne proprie della stella, come ad esempio la temperatura, la densità, il raggio. In questa classe possiamo inserire anche le variabili cataclismiche, in cui la variazione delle caratteristiche interne provoca delle vere e prorpie esplosioni, che distruggono la stella interamente (supernovae)o parzialmente (novae).
Un secondo tipo di stelle variabili fisiche sono le stelle pulsanti, che presentano una variazione piuttosto regolare di splendore, temperatura e densità, accompagnate da variazioni della velocità radiale che possono essere interpretate come oscillazioni o pulsazioni del raggio intorno ad una posizione media. Le stelle di questo tipo sono note come variabili cefeidi.
In realtà la distinzione fra i vari tipi di stelle variabili è molto più complessa, nel senso che ogni tipo elencato è a sua volta suddiviso in vari sottotipi, per un totale di circa 100 specie diverse di variabili (dalla classificazione delle stelle variabili adottata nella quarta edizione del "General Catalogue of Variable Stars", Mosca 1985).
Tutte le variabili sono caratterizzate dalla "curva di luce", un diagramma che riporta in ascissa il tempo ed in ordinata la magnitudine apparente della stella. Dalla curva di luce si risale al "periodo" ed all'ampiezza della variazione, le caratteristiche più importanti delle stelle variabili.