Csillagrendszernek nevezzük a csillagászatban az olyan csoportosulást, amiben több csillag található. Az ilyen rendszer fő jellemzője, hogy tagjai egymással gravitációs kölcsönhatásban vannak. A rendszeren belül a távolságok nem haladják meg a néhány tízezer csillagászati egységet.
A gravitáció által összekötött csillagok nagyobb csoportját általában csillaghalmaznak vagy galaxisnak nevezik, bár tágabb értelemben ezek is csillagrendszerek.
A csillagrendszer nem tévesztendő össze a bolygórendszerrel, amely bolygókat és kisebb égitesteket (például üstökösöket) foglal magába (ilyen bolygórendszer például a Naprendszer is).
A legismertebb csillagrendszer a Fiastyúk csillaghalmaz..