III šviesio klasės žvaigždės. Palyginti su tos pačios spektr. klasės pagr. sekos žvaigždėmis O, B, A spektr. klasių milžinės yra šviesesnės ~1 ryškiu, G–K spektr. klasių milžinės – 4–8 ryškiais, M spektr. klasės milžinės – 9–14 ryškių. Karštų milžinių skersmuo nuo 5 iki 15 kartų, G, K, M spektr. klasės milžinių nuo 5 iki ~100 kartų didesnis negu Saulės. Milžinėmis virsta visos buvę pagr. sekos žvaigždės, kurių centruose visas vandenilis yra virtęs heliu, ir energiją teikia vandenilis, degantis sferiniame sluoksnyje aplink helinę šerdį. Karštos ir didelės masės pagr. sekos žvaigždės, baigiant degti centre vandeniliui, HR diagramoje pakyla ~1 ryškiu aukštyn; jų paviršiaus temperatūra beveik nepakinta. Pradėjus degti vandeniliui sferiniame sluoksnyje aplink šerdį, žvaigždė didėja, o jos paviršiaus temperatūra žemėja; žvaigždė gana greitai nutolsta į HR diagramos dešinę pusę ir virsta raudonąja milžine. F ir G spektr. klasių pagr. sekos žvaigždės virsta raudonosiomis milžinėmis, kildamos HR diagramoje išilgai submilžinių – milžinių sekos. Kai žvaigždė pasiekia aukščiausią ir vėsiausią milžinių sekos tašką, jos centre helis ima virsti anglimi (Salpyterio procesas), ir žvaigždė per palyginti trumpą laiką peršoka į horizontaliąją seką. Būdama šioje sekoje, žvaigždė turi du energijos šaltinius – centre helis virsta anglimi, o sferiniame sluoksnyje aplink šerdį vandenilis virsta heliu. Kai branduolyje helis baigiasi, žvaigždė apleidžia horizontaliąją seką ir grįžta į raudonųjų milžinių sritį, tapdama asimptotinės sekos žvaigžde. Tokios žvaigždės gelmėse yra du sferiniai energiją teikiantys sluoksniai; viename dega vandenilis, antrame (gilesniame) – helis. Kai vandenilio degimo sluoksnis priartėja prie raudonosios milžinės išorinių sluoksnių, jie išsisklaido erdvėje kaip planetiškasis ūkas. Pati žvaigždė susitraukia ir virsta baltąja nykštuke. Šviesiausios milžinės: Arktūras, Aldebaranas, Poluksas.