Prve zvijezde nastale su oko 300 milijuna godina nakon Velikog praska, kada je svemir još bio taman, od prvobitnih oblaka plina. Prve zvijezde bile su napravljene od vodika i helija, i bez drugih elemenata – nula “metalnosti”. U astrofizici, metal je bilo koji element teži od vodika ili helija.
Vjerovalo se da su prve zvijezde ogromne, stotine solarnih masa, jer je proces drobljenja materije tek počeo. Rani svemir bio je vrlo homogen – bilo je samo sitnih odstupanja u glatkoj raspodjeli materije. Polako su se ta odstupanja nagomilavala i kondenzirala u lokalne džepove plina. Ovaj proces je trajao jako puno vremena jer je gravitacija relativno slaba kada već nema puno materije nagomilano na jednom mjestu.
Prve zvijezde nazivaju se zvijezdama “Populacije III”, za razliku od zvijezda Populacije II koje su došle nakon njih i zvijezde Populacije I poput našeg Sunca. Ove kasnije zvijezde imaju mnogo veći udio metala, što na važne načine utječe na njihovu dinamiku. Danas zvijezda mnogo masivnija od 150 Sunaca ne bi mogla postojati. Zbog prisutnosti kisika, dušika i ugljika u jezgri, fuzijske reakcije vodika se kataliziraju, a zvijezda bi se sama rasprsnula prije nego što bi se mogla formirati.
Ali nije tako s prvim zvijezdama. Ove stvari su bile ogromne. Znanstvenici vjeruju da su možda uhvatili mali bljesak sjaja ovih zvijezda pomoću svemirskog teleskopa Spitzer. Bez teških elemenata u jezgri, ove su zvijezde spojile vodik pomoću pp protonskog procesa, što traje jako dugo. Ipak, zbog svoje ekstremne mase, ove bi zvijezde imale vrlo gusta i vruća središta, što je ubrzalo reakcije. Prve zvijezde vjerojatno nisu postojale više od milijun godina. Zbog njihove velike udaljenosti vjerojatno ih nećemo moći promatrati dok se tehnologija teleskopa značajno ne poboljša.