A temperatura efetiva de uma estrela é a temperatura de um corpo negro de mesma luminosidade por área de superfície () que a do corpo celeste em questão, de acordo com a Lei de Stefan-Boltzmann . Observe-se que a luminosidade total (bolométrica) de uma estrela é então de , onde é o raio estelar. A definição do raio estelar não é obviamente direta. De forma mais rigorosa, a temperatura efetiva corresponde a temperatura no raio que é definido pela profundidade óptica Rosseland. A temperatura efetiva e a luminosidade bolométrica são dois parâmetros físicos fundamentais necessários para situar uma estrela no diagrama HR. Tanto a temperatura efetiva quanto a luminosidade bolométrica dependem da composição química da estrela.