Sirio es una estrella blanca de la secuencia principal de tipo espectral A1V que cuenta con una temperatura superficial de 10.000 K y que está alejada a unos 8,6 años-luz del Sistema Solar, lo que la convierte en la quinta estrella más cercana respecto al Sol. Además, Sirio es una estrella binaria. Friedrich Bessel, en 1844, anunció la presencia de una compañera, un objeto celeste muy tenue ahora llamado Sirio B o «el Cachorro», que fue observado casualmente en 1862 por el constructor de objetivos astronómicos Alvan Graham Clark. Fue una de las primeras enanas blancas en ser descubiertas, su magnitud V es 8,44 y su tipo espectral es DA2. Debido a ciertas irregularidades en la órbita del sistema Sirio formado por ambas estrellas, se ha sugerido la presencia de una tercera estrella, Sirio C, una presunta enana roja con un quinto de la masa del Sol y tipo espectral M5-9, en una órbita elíptica de seis años alrededor de Sirio A. Este objeto aún no ha sido observado y se discute su existencia real.
Científicamente, si bien es cierto que Sirio es designada por muy diferentes nombres, la gran mayoría están constituidos por unas siglas y un número. La clásica denominación de Bayer, del siglo XVII, basada en ordenar las estrellas de cada constelación por brillo aparente mediante el alfabeto griego seguido del nombre latino de la constelación en genitivo, asignaba a esta estrella el nombre Alfa Canis Maioris o α Canis Maioris, abreviado como α Cma. El inconveniente de este sistema radicaba en el hecho de que hay muchas más estrellas por constelación que letras en el alfabeto, por ello John Flamsteed planteó un nuevo método consistente en dar a cada estrella de una constelación un número y no una letra, siguiendo la ascensión recta creciente en lugar del brillo. Así, y añadiendo también el genitivo latino, Sirio quedaba como 9 Canis Maioris, abreviado a su vez 9 CMa.
Sirio es una estrella binaria compuesta de dos estrellas blancas orbitando entre sí a una distancia de unas 20 UA (unos 3·109 km),[N.B. 5] aproximadamente la distancia entre el Sol y Urano y un periodo de cincuenta años. La componente más brillante, Sirio A, es una estrella blanca de la secuencia principal de tipo espectral A1V, con una temperatura superficial estimada en 9.940 K. Su compañera, Sirio B, es una estrella que ya evolucionó de la secuencia principal y se convirtió en enana blanca. Actualmente es 10.000 veces menos luminosa en el espectro visual, pero en un tiempo fue la más masiva de las dos. La edad del sistema se ha calculado en alrededor de 230 millones de años. Se cree que un momento más temprano de su existencia había dos estrellas blancas azuladas viajando cada una en una órbita elíptica cada 9,1 años. La emisión de radiación infrarroja del sistema Sirio es más alta de lo esperado, según las mediciones del observatorio espacial IRAS, lo que podría ser una prueba de polvo en el sistema y se considera inusual para una estrella binaria. La imagen del observatorio de rayos X Chandra muestra a Sirio B eclipsando a su, en teoría, más brillante compañera, puesto que Sirio B es una fuente más potente de rayos X.