Za prostornino tekočine, ki je lahko plin ali tekočina, pravimo, da je v hidrostatičnem ravnovesju, ko je sila teže, ki deluje navzdol, uravnotežena s silo navzgor, ki jo izvaja tlak tekočine. Zemljino atmosfero na primer gravitacija vleče navzdol, toda proti površini se zrak stisne s težo vsega zraka zgoraj, zato se gostota zraka poveča od vrha atmosfere do zemeljske površine. Ta razlika v gostoti pomeni, da zračni tlak pada z višino, tako da je pritisk navzgor od spodaj večji od pritiska navzdol od zgoraj in ta neto sila navzgor uravnoteži silo teže navzdol, pri čemer ohranja ozračje na bolj ali manj konstantni višini. Ko prostornina tekočine ni v hidrostatičnem ravnotežju, se mora skrčiti, če gravitacijska sila preseže tlak, ali razširiti, če je notranji tlak večji.
Ta koncept je mogoče izraziti kot enačba hidrostatičnega ravnotežja. Običajno je naveden kot dp/dz = −gρ in velja za plast tekočine znotraj večje prostornine v hidrostatičnem ravnotežju, kjer je dp sprememba tlaka znotraj plasti, dz debelina plasti, g pospešek zaradi na gravitacijo in ρ je gostota tekočine. Enačbo lahko uporabimo za izračun, na primer, tlaka znotraj planetarne atmosfere na določeni višini nad površino.
Prostornina plina v vesolju, kot je velik oblak vodika, se bo sprva zaradi gravitacije skrčila, njegov tlak pa se bo povečal proti središču. Krčenje se bo nadaljevalo, dokler ni zunanja sila enaka notranji gravitacijski sili. To je običajno točka, ko je tlak v središču tako velik, da se jedra vodika združijo, da proizvedejo helij v procesu, imenovanem jedrska fuzija, ki sprošča ogromne količine energije in povzroči zvezdo. Nastala toplota poveča tlak plina in ustvari zunanjo silo, ki uravnoteži notranjo gravitacijsko silo, tako da bo zvezda v hidrostatičnem ravnovesju. V primeru povečanja gravitacije, morda zaradi več plina, ki pade v zvezdo, se bosta povečali tudi gostota in temperatura plina, kar bo zagotovilo večji zunanji tlak in ohranilo ravnotežje.
Zvezde ostanejo v hidrostatičnem ravnovesju v daljših obdobjih, običajno nekaj milijard let, vendar jim bo sčasoma zmanjkalo vodika in začele bodo postopoma zlitovati težje elemente. Te spremembe začasno spravijo zvezdo iz ravnovesja, kar povzroči razširitev ali krčenje, dokler se ne vzpostavi novo ravnovesje. Železa ni mogoče zliti v težje elemente, saj bi to zahtevalo več energije, kot bi jo proizvedel proces, tako da, ko se vse jedrsko gorivo zvezde sčasoma pretvori v železo, nadaljnje fuzije ne more potekati in zvezda propade. To lahko pusti trdno železno jedro, nevtronsko zvezdo ali črno luknjo, odvisno od mase zvezde. V primeru črne luknje noben znani fizični proces ne more ustvariti zadostnega notranjega tlaka za zaustavitev gravitacijskega kolapsa, zato hidrostatičnega ravnotežja ni mogoče doseči in se domneva, da se zvezda skrči do točke neskončne gostote, znane kot singularnost.