W klasyfikacji gwiazd użyteczne są oprócz wodoru także inne linie widmowe. Typ widmowy O charakteryzują silne linie helu zjonizowanego, typ B posiada wyraźne linie obojętnego helu. Dla typu widmowego F pojawiają się linie metali neutralnych; dla typu G są już liczne, bardzo silne są linie zjonizowanego wapnia, ilości światła w fioletowej części widma wyraźnie spada. Gwiazdy typu widmowego K mają silne linie metali niezjonizowanych i liczne pasma cząsteczkowe, zaś typ M wyróżniają pasma cząsteczkowe tlenku tytanu.
Ten system klasyfikacji zmodyfikowała do jego obecnej postaci amerykańska uczona Annie Jump Cannon (1863–1941), która przeanalizowała i sklasyfikowała widma ponad 200 tysięcy gwiazd. Podstawą klasyfikacji były występujące w widmach gwiazd charakterystyczne linie i pasma (głównie absorpcyjne) oraz ocena ich względnych natężeń. Te podstawowe typy widmowe dzielimy ponadto na 10 podtypów, oznaczonych cyframi od 0 do 9, umieszczonymi za symbolem literowym, w kolejności malejącej temperatury.