双星系统是指由两颗恒星组成，相对于其他恒星来说，位置看起来非常靠近的天体系统，联星是指两颗恒星各自在轨道上环绕着共同质量中心的恒星系统。双星可以当成联星的同义词，但一般而言，双星可以是联星，也可以是没有物理关联性，只是从地球观察是在一起的光学双星。
在银河系中，双星的数量非常多，估计不少于单星。研究双星，不但对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义，而且对于了解银河系的形成和演化，也是一个不可缺少的方面。
其中一个的万有引力由另一个星体提供，反之相同。它们的向心加速度之比为他们质量的反比。
行星围绕恒星做匀速圆周运动，或者卫星绕行星做圆周运动时，万有引力作用的距离，刚好是行星（或卫星）圆周运动的轨道半径，但是在双星系统中的引力作用的距离与双星运动的轨道半径是不同的，双星系统中两星做圆周运动时的角速度和周期是一定相同的。它们的线速度之比与其各自运行的轨道半径之比相同。
虽然这种可能性相当低，但经由重力捕获将两颗恒星结合在一起创造出双星系统，并不是不可能的。在这个过程中，需要三个天体，依据能量守恒律需要一个物天体带走被捕获天体的能量。但双星系统数量众多，这不可能是形成双星系统的主要程序。
三颗恒星位置接近，在三者相互扰动之下，系统终会将三颗恒星中的一颗抛出，并且假设在没有明显的进一步扰动下，留下来的两颗星会形成稳定的双星系统。
当一颗主序星在演化的过程中尺寸增加时，或许会超出它的洛希瓣，意味着有些物质可能会进入伴星的重力牵引大于它本身引力的区域。这样的结果是质量从一颗恒星由所谓的洛希瓣溢流，经由吸积盘的吸收或直接的撞击，而传输至另一颗恒星（伴星），形成双星系统。
2012年8月28日，美国一个天文学研究团队发布最新研究成果，他们利用“开普勒”太空望远镜首次观测到一个双星系统中两个行星围绕一对恒星运转。此前的天文学研究已证实，宇宙中的恒星多数不会像太阳一样“孤独地”运转，而往往会伴随另一颗恒星，并且两者相互环绕运转。天文学家已在这些双星系统中发现围绕它们公转的行星，但数量都没有超过一个。
据领导这项研究的美国州立圣迭戈大学天文学家杰罗姆·欧罗斯介绍，新发现的双星系统被命名为“Kepler-47”，这一系统中的其中一个恒星具有类似太阳的体积，另一个的体积仅有它的三分之一。两个行星的大小则与海王星相近，它们在相当近的轨道上围绕双星公转。
更重要的是，在最外围轨道运转的那颗行星，恰恰处在天文学家称为“宜居地带”的位置上，其进一步的研究有