"Underneath the Stars" bật lên âm hưởng của nhạc soul những năm 70s, cùng với việc sử dụng chừng mực âm thanh của Rhodes piano, cũng như âm giả thanh điện tử, để làm cho bài hát mang giai điệu cổ điển một cách chân thật nhất.[10] Bài hát là sự kết hợp việc sử dụng giọng kép của Carey, trong đó cô hát một bản bằng quãng thấp, sau đó âm mạnh dần và chạm đến nốt cao nhất bằng khoảng âm cao hơn bao phủ. Carey cảm nhận những sự bổ sung là những bước đi đơn giản để đưa đến xa hơn sự thể hiện một khía cạnh R&B đương đại, đồng thời bày tỏ lòng tôn kính đến phong cách của Minnie Riperton, giọng ca thần tượng thuở nhỏ của Mariah Carey.[10] Theo lời của tác giả Chris Nickson, bài hát có âm thanh mềm dịu và có "rất nhiều cấu trúc" cùng với âm trầm, cho thấy một khía cạnh đầy tính sáng tạo của Carey.[10] Trong những phê bình cho Daydream, Stephen Holden của The New York Times mô tả âm kép và lyric của bài hát: "'Underneath the Stars,' nơi mà tất cả các âm giọng của Carey, đạt đến sự liên kết dung hòa tương đồng giữa lời ca và tiếng hát bện chặt vào nhau khi cô hát: "Beautifully and bittersweetly / You were fading into me."[11]