O型主序星(O V) 是是光谱为O，亮度为V，在主序带（氢燃烧）上的恆星。这类恆星的质量是太阳的15至90倍太阳质量（理论值，实际观测有光等超过这一范围的），表面温度在30,000至52,000K。这一类恆星非常罕见，估计在整个银河系中只有20,000颗。例子包括参宿增一A(猎户座σA)和车府增十一(蝎虎座10) 。目前已观测到的质量最大（推测）O型主序星为Melnick 42，约189倍太阳质量。由于天文学中专有名词较多，光度分类和演化过程分类中较大的恒星均称作“巨星”，可能造成读者的混淆。比如，天文学