目前發現最小的恆星是2MASS J0523-1403，這是一顆紅矮星，無論是半徑還是質量都是已知恆星中最小的。它位於天兔座方向，與地球相距大約40光年。據估計，這顆紅矮星的半徑為5.98萬千米，僅為太陽半徑的0.086倍，小於太陽系中最大的行星——木星（平均半徑為7萬千米），與土星相當。它的質量僅為太陽的0.08倍，大約是木星質量的84倍，已經接近恆星的質量下限。如果星體的質量比這顆紅矮星更小，它將沒有足夠大的質量來壓縮核心，從而無法啟動核心區域的核聚變反應，成為被稱作“失敗恆星”的褐矮星。由於2MASS J0523-1403的質量極低，其表面溫度還不到兩千攝氏度，而太陽的表面溫度可達5500度。
目前發現質量最大和半徑最大的恆星並不是同一顆，這與恆星的演化有關。目前發現質量最大的恆星是位於大麥哲倫星雲中的R136a1，它與地球相距16.3萬光年。它是一顆典型的藍特超巨星，其質量高達太陽的315倍，半徑為太陽的30倍。由於R136a1的質量極其龐大，它的表面溫度高達5.3萬度。
質量最大的恆星並不意味著尺寸最大，這是因為恆星演化至末期時將會膨脹成尺寸巨大的紅巨星。盾牌座UY是目前發現半徑最大的恆星，這是一顆典型的紅特超巨星，其半徑為太陽的1708倍，但其質量僅為太陽的10倍。
據估計，盾牌座UY在主序星階段的質量大約為太陽的25倍，在膨脹成紅特超巨星的過程中，損失了很大的質量。盾牌座UY的尺寸十分龐大，如果把太陽換成這顆紅特超巨星，它的最外層將會超過木星的軌道。光從這個恆星一邊跑到另一邊也得花上2個小時20分鐘左右，而光從太陽跑到地球只需要8分鐘。如果以速度為800千米/小時的普通客機繞飛盾牌座UY一圈，所需的時間大約為一千年。
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