Có hai lý thuyết chính cho sự hình thành của các ngôi sao nhị phân - một được chấp nhận và một chủ yếu là không dùng nữa.
- Giả thuyết phân hạch. Giả thuyết phân hạch nói rằng hệ thống nhị phân hình thành sau sự sụp đổ của đám mây khí ban đầu thành một nguyên mẫu. Động lượng góc được bảo toàn, do đó, đám mây cực lớn từ từ co lại, nó quay nhanh hơn. Sau khi có đủ thời gian, protostar có thể tạo thành hình quả tạ, một phần cuối cùng bị vỡ ra. Bây giờ có hai đốm màu, và do đó, hai nguyên mẫu, sẽ phát triển thành một hệ sao nhị phân.
- Giả thuyết phân mảnh. Giả thuyết phân mảnh nói rằng các đám mây khí mảnh vỡ sớm hơn, do một số hiệu ứng không ổn định hoặc làm mát / sưởi ấm. Mỗi một trong hai mảnh sau đó tiến hóa riêng biệt, tạo thành một hệ sao nhị phân.
Giả thuyết phân hạch không còn được ưa chuộng. Nó không thể giải thích sự tồn tại của các hệ thống với tỷ lệ khối lượng hoặc sự phân tách nhất định. Giả thuyết phân mảnh, tuy nhiên, có thể, và được chấp nhận. Cũng có thể hệ thống nhị phân hình thành thông qua việc bắt giữ một ngôi sao này bởi một ngôi sao khác, nhưng điều đó đòi hỏi phải có cơ thể thứ ba và có lẽ không thể giải thích được phần lớn các hệ thống nhị phân trong thiên hà.
Về cơ bản, sau đó, lý thuyết chính cho đến nay là tinh vân của tế bào sao vỡ ra, và sau đó cả hai mảnh vỡ sụp đổ độc lập.