เมื่อมองจากโลกมีจำนวนดาวคู่หนึ่งที่ปรากฏอยู่ใกล้กันมากและมักถูกอธิบายว่าเป็นดาวคู่ ในบางกรณีสิ่งนี้เป็นผลมาจากการจัดเรียงของดาวฤกษ์สองดวงที่อยู่ในความเป็นจริงโดยบังเอิญซึ่งอยู่ห่างจากกันมาก - เป็นที่รู้จักกันในชื่อออพติคอลดับเบิล อีกวิธีหนึ่งคือดาวอาจอยู่ใกล้พอที่จะโต้ตอบกับแรงโน้มถ่วงเพื่อให้พวกมันโคจรรอบกันและกัน - นี่เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นระบบดาวคู่ ระบบดาวหลายดวงที่มีดาวมากกว่าสองดวงโคจรรอบกันและกันก็เป็นไปได้เช่นกัน เป็นที่เชื่อกันว่ามากถึง 85% ของดาวในกาแลคซีของเราอยู่ในระบบดาวหลายดวงรวมถึงระบบทวิภาค
มีตัวอย่างจำนวนมากของดาวคู่ทั้งสองชนิด Zeta Lyra ซึ่งอยู่ใกล้กับเวก้าดาวสว่างเป็นตัวอย่างของดาวสองตาแบบใช้แสงซึ่งดาวสองดวงสามารถแยกแยะได้ด้วยกล้องส่องทางไกล Sirius A และ B และ Alpha Centauri A และ B เป็นตัวอย่างของระบบดาวคู่ ระบบทั้งสองนี้ปรากฏเป็นดาวดวงเดียวด้วยตาเปล่า
ในกรณีที่เป็นไปได้ที่จะแก้ไขระบบดาวคู่ให้เป็นดาวสองดวงที่แยกกันไม่ว่าจะด้วยตาเปล่าหรือผ่านกล้องโทรทรรศน์ระบบนี้ก็รู้จักกันในชื่อไบนารีภาพ โดยทั่วไปสามารถแยกความแตกต่างจากการมองด้วยแสงเป็นสองเท่าโดยการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์เมื่อเทียบกับอีกดวง ในบางกรณีดาวฤกษ์ที่มองจากโลกสามารถคราสซึ่งกันและกันซึ่งส่งผลให้แสงของดาวลดลงเป็นระยะ อัลกอลในกลุ่มดาวเพอร์ซีอุสเป็นตัวอย่างที่การหรี่แสงซึ่งเกิดขึ้นทุกสองสามวันสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ในกรณีที่เกิดการรวมตัวเป็นไปได้ที่จะคำนวณขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวทั้งสองจากช่วงเวลาที่แสงสลัว
ในหลายกรณีดาวคู่จะปรากฏเป็นดาวดวงเดียวแม้ว่าจะมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังเพราะดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กันและ / หรืออยู่ไกลมาก มีวิธีการมากมายที่สามารถใช้เพื่อตรวจสอบว่าดาวอยู่ในความเป็นจริงแล้วระบบดาวคู่ประกอบด้วยสองดาวหรือไม่ ดาวประเภทต่าง ๆ สร้างสเปกตรัมที่รู้จักได้เนื่องจากองค์ประกอบที่แตกต่างกัน หากการวิเคราะห์สเปกตรัมการปล่อยก๊าซของวัตถุที่อยู่ไกลวัตถุส่องสว่างบ่งชี้สเปกตรัมของดาวฤกษ์สองชนิดสิ่งนี้จะบ่งบอกว่ามันเป็นระบบดาวคู่ที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์สองประเภทที่แตกต่างกัน
อีกวิธีหนึ่งในการตรวจจับดาวคู่ซึ่งเกี่ยวข้องกับสเปกตรัมดาวฤกษ์อีกครั้งก็ใช้เอฟเฟกต์ Doppler ในระบบดาวคู่ในเวลาใดเวลาหนึ่งอาจเป็นไปได้ว่าดาวดวงหนึ่งจะเคลื่อนที่ไปทางหรือออกจากโลกในขณะที่ดาวโคจรรอบกันและกัน สเปกตรัมของดาวฤกษ์จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินเมื่อมันเข้ามาใกล้และจะเปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อมันลดระดับลง สถานการณ์นี้จะย้อนกลับเป็นระยะ ๆ ซึ่งบ่งบอกถึงการเคลื่อนที่ของวงโคจรแม้ว่าจะสามารถสังเกตเห็นดาวดวงใดดวงหนึ่งเท่านั้น
ดาวคู่อาจอยู่ใกล้กันมากพอสำหรับแรงดึงดูดของดาวดวงหนึ่งที่จะดึงวัตถุจากอีกดวงหนึ่ง สิ่งเหล่านี้เรียกว่าไบนารีผู้ติดต่อ สถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นได้เมื่อดาวดวงหนึ่งขยายตัวถึงจุดที่วัสดุชั้นนอกบางส่วนเคลื่อนที่เข้าสู่โซนที่แรงดึงโน้มถ่วงของดาวอีกดวงแข็งแกร่งขึ้น ตัวอย่างหนึ่งดังกล่าวคือระบบดาวคู่ Beta Lyrae หรือที่เรียกว่า Sheliak
