Binarni zvjezdani sustav je zvjezdani sustav s dvije zvijezde koje kruže jedna oko druge. Višestruki zvjezdani sustavi, kao što su trinari, itd., također se obično kategoriziraju istim pojmom. Klasificirani su zvjezdani sustavi s čak sedam tijela koja međusobno kruže.
Smatra se da su binarni zvjezdani sustavi prilično česti u svemiru, te da bi zapravo mogli biti u većini. To je zato što oblak prašine koji se urušava i formira zvijezde često ima više od jednog centra gravitacije. Ako su to male nakupine, tvore planete ili smeđe patuljke, ako su velike tvore zvijezde. Kaže se da su binarne zvijezde zvijezde pratilje jedna drugoj.
Binarni zvjezdani sustavi vrlo su važni u astronomiji, jer mapiranje njihovih međusobnih orbita omogućuje procjenu njihove mase. Procjena mase korisna je za usporedbu s temperaturom i prividnom svjetlinom, pomažući nam da odredimo apsolutnu svjetlost i udaljenost. Pomračujuće binarne, gdje zvijezde u binarnom sustavu povremeno pomračuju jedna drugu s naše točke gledišta, posebno su korisne. Način na koji se međusobno pomračuju može se koristiti za procjenu njihove veličine, gustoće, svjetline i udaljenosti. Pomračujuće binarne vrijednosti korištene su za mjerenje udaljenosti do drugih galaksija, kao što su galaksija Andromeda i galaksija Trokut, s faktorom pogreške manjim od 5%.
Najbliži zvjezdani sustav, Alpha Centauri, je binarni zvjezdani sustav, koji se sastoji od dvije blisko kružeće zvijezde veličine Sunca oko kojih kruži crveni patuljak. Dvije središnje zvijezde imaju eliptičnu orbitu jedna oko druge, približavaju se čak 11 AJ i razdvoje se čak 35 AJ i prave potpuni ciklus svakih 80 godina. Zbog kaotične dinamike takvog sustava, ne postoji prava “naseljiva zona” u kojoj površinske temperature ostaju otprilike konstantne. Temperatura površine se mijenja iz godine u godinu.