Potraga za najstarijim zvijezdama započinje zajedno sa Velikim praskom; određivanje starosti zvijezda temelji se na proučavanju kemijskog sastava zvijezda. Prvi elementi u svemiru bili su vodik i helij te su se kasnije nukleosintezom u zvijezdama stvarali ostali, teži elementi. Jedan od kasnije sintetiziranih elemenata je i ugljik, koji je važan kao kemijski element osnove organskog života na Zemlji. Prema vremenu nastanka i zastupljenosti kemijskih elemenata zvijezde se kategoriziraju u jednu od tri populacija, populaciju I čine zvijezde s najvećim udjelom metala, ujedno i najmlađe. Populaciju II čine zvijezde druge generacije, koje su siromašne metalima ali ih mogu sintetizirati. Populaciju III čine hipotetske zvijezde koje su nastale u najranijoj fazi zvjezdane evolucije, prije nego su postojali teži elementi. U populaciju III se danas mogu ubrajati samo crne rupe i neutronske zvijezde. Razumijevanje postanka i razvoja zvijezda tijekom evolucije svemira i određivanje njihove starosti predmet je proučavanja tzv. zvjezdane arheologije.