Станция открыта 25 декабря 1972 года в составе участка «Московская» - «Купчино» на перекрёстке улиц Звёздной и Ленсовета. Названа согласно топонимике окружающих улиц: в проекте носила название «Имени Ленсовета», но в итоге было выбрано название «Звёздная».

По этому названию определена тематика оформления станции - покорение космического пространства.

Вестибюли

Наземный павильон выполнен по проекту архитекторов А. С. Гецкина, В. П. Шуваловой, Н. И. Згодько, по проекту был остеклён. Круглый эскалаторный зал перекрыт белоснежным куполом, выносное декоративное кольцо у его основания выполнено золотой смальтой. В кассовом зале установлена скульптурная композиция, посвящённая Юрию Гагарину (скульпторы Э. Р. Озоль, И. Н. Костюхин, В. С. Новиков).

После постройки со стороны улицы Ленсовета торгового павильона, окончательно испортившего и без того не примечательное здание, окна были заделаны кладкой из мелких блоков; теперь эти пристройки разобрали.

Ремонт

С 6 октября по 8 декабря 2008 года и с 15 декабря 2008 года по 25 февраля 2009 года на станции введены ограничения: с 8 до 9 часов утра вход и выход ограничен по причине того, что ведётся капитальный ремонт эскалаторов. Метрополитен рекомендует в этот период времени пользоваться трамваем № 29. Предполагается, что он без пробок довезёт пассажиров до ближайших станций метро: «Московская», «Парк Победы», «Электросила», «Московские ворота».

Архитектура и оформление

«Звёздная» — станция закрытого типа («горизонтальный лифт») глубокого заложения (глубина ~ 22 м). Последняя станция данного типа, введённая в экслуатацию. Подземный зал сооружён по проекту архитекторов Ю. В. Билинского, Г. А. Михайлова, Г. А. Шихалевой. Раньше на станции двери, отделяющие платформу от тоннеля были разного цвета —-- синие серые а теперь все двери коричневые.

Тематика художественного оформления станции посвещена космосу. Слегка наклонённые стены облицованы светлым мрамором «коэлга», горизонтальные швы декорированы алюминиевыми профилями. Световой карниз выполнен из алюминиевых листов с разнообразной фактурной отделкой. Торцевая стена подземного зала украшена декоративными алюминиевыми решётками с изображением звёзд.

Наклонный ход (выход со станции), содержащий 3 эскалатора, расположен в северном торце станции.

Особенности проекта и станции

• Сооружение участка между «Звёздная»-«Купчино» проходило в сложных гидрогеологических условиях — в твёрдых слоях кварцевского песчаника, пронизанного водоносными прослойками, исключалось применение механических щитов. По этой причине весь участок разрабатывался буровзрывным способом.
• Название станции метро вкупе с улицей придало уклон топонимическому развитию района. В честь космонавтов решено было назвать некоторые объекты юго-востока Московского района:
  • Проспект Юрия Гагарина;
  • Проспект Космонавтов;
  • универмаг «Звездный»;
  • одноимённые рынок (теперь ТК) и улица;
  • Кинотеатр «Планета», сейчас идёт его реконструкция;
  • в 2002 году появилась улица Титова;
• Кассовый зал долгое время освещался дневным светом через остёкленные стены.