與疏散星團不同，球狀星團的特征是極端穩定，它們不僅密集，星數眾多，遠遠超過疏散星團而且年齡也大的多──大約在50億年以上。由觀測得知，球狀星團擁有大量紅巨星和天琴座RR星。有一個球狀星團甚至還包含著行星狀星云。上述各類天體的年齡均比疏散星團中的藍星高的多。這兩類星團的相對年齡可由兩者典型的顏色─光度圖之間的差別清楚地反映出來。

在球狀星團之中，主星序上的早型星是很少的。即使這類恆星在球狀星團之中偶爾出現，那它們也已歷遍它們的演化程很久，而變成在遙遠星團中難以看到的暗弱的白矮星了，球狀星團的顏色─光度圖也與太陽附近的恆星的顏色─光度圖迥然不同，靠近太陽的多數恆星是比A0型晚的主序星，只有少數才是紅巨星，天琴座RR星或者行星狀星云。

球狀星團 杜鵑座47（點擊放大）

業已發現的球狀星團約有121個。其中30個就聚集在僅為天空一小部分的人馬座中，其余的則遍布與整個天空。球狀星團在人馬座中的這種聚集特別有意義，因為我們銀河系的中心就位于這個方向。既然這30個球狀星團和銀心兩者距離太陽遠近一樣而且方向相同，這些星團也就必然聚集與我們銀河系的中心了。

擁有50000顆恆星的武仙座中的球狀星團M13

其余的球狀星團分布于銀河系的邊緣，圍繞銀心形成一個近乎球狀的暈輪這同銀河系的扁平形狀形成鮮明的對比。與此相反，疏散星團則靠近銀道面。

根據星團在銀河系里的位置，很容易將這些星團分為兩類主要的星族。疏散星團一般有年青的藍巨星組成，并且靠近銀道面，因而屬于星族I。球狀星團有紅巨星和天琴座RR型星組成，這些恆星按演化來說要年老得多。此外，球狀星團既遠離銀道面，又靠近銀心，所以它被列為星族II。

因為沒有一個屬于星族I的球狀星團，我們只好假定這類星團都形成于數十億年前，那時的銀河系與現在的狀況是大不一樣的。同理，既然過于年邁的疏散星團十分稀少，我們唯有認為疏散星團由于不穩定，難于享有几十億年的高齡。

同恆星演化理論明顯相矛盾的一點是：球狀星團除含有紅巨星和天琴座RR型星外，還有少量的主星序上的極熱藍星，但這少數的恆星為什么竟然能殘留下來呢？歸根到底，無論一顆星在主星序上所處的位置，還是它在主星序上停留的時間長短，兩者都與星的質量大小有關。因此，如果這些早型星的形成時間與星團中其它全部恆星形成時間相同的話，那么這些恆星也是應該演化到主星序之外的。

仙女座大星云 M31（點擊放大）

對此疑難問題有這樣一種可能的解釋。這就是設想這些恆星的形成由于某種原因遲于星團中多數的恆星的形成。假如的確如此，它們就比較年輕，而在演化上也就落后于其它的恆星。支持這種假設的証據也是存在的，如球狀星團中含有星際團氣體。在M31左上方的暗斑或許就是一些這類氣體，它可能產生比星團還年青的恆星。據推測，這種星際團氣體大概來源于業已因拋射物質而蛻變為白矮星的那些更為巨大的星團恆星。

在銀河系內似乎不可能發現這種星際團氣體，因為迄今為止還未觀測到伴隨有星際氣體的球狀星團。每一個球狀星團都位于星系內星云異常稀少的區域，然而新近形成的疏散星團伴隨有星云氣體，則是屢見不鮮的，這些氣體云連同氣體在我們銀河系總質量中占有相當的比重。它們雖然淹沒與遮蔽了大部分銀河系恆星，但卻也向我們提供了大量關于銀河系結構的寶貴信息。