قطر ظاهری خورشید که از زمین دیده می شود کمی بیش از نیم درجه است. قطر آن 1390000 کیلو متر یعنی نزدیک به صد برابر قطر زمین و جرم آن 10³³×2  گزم و چگالی نسبی آن 141 است. چگالی خورشید در سطح ناچیز است و در عمق افزایش می یابد به طوری که در مرکز خورشید این چگالی به حوالی 100 می رسد. هر چند دمای سطح خورشید حدود 6000 درجه سانتیگراد است ولی دمای آن در حدود 20 میلیون درجه سانتی گراد تخمین زده می شود.

معمولا در سطح خورشید بعضی نقاط تیره رنگ به نام لکه های خورشید ددیده می شود که این لکه ها در حقیقت نتیجه فوران گاز های بسیار داغ است که گاه و بیگاه از سطح خورشید خارج می شود و گاهی اوقات فوران آنها به صد ها هزار کیلو متر نیز می رسد. تعداد این لکه ها متغیر است و معمولا به صورت زوجهایی کنار هم دیده می شوند. گاهی نیز این نقاط مجزا دیده شده اند که عمر آنها از چند روز تا چندین هفته متفاوت بوده است. از نظر ابعاد، بایستی گفت که حتی کوچکترین لکه ها نیز از قطر زمین بزرگترند. تعداد لکه های خورشید معمولا هر 11 سال یکبار به حد ماکزیمم خود می رسد. هر چند این لکه ها به صورت قسمت های تار دیده می شود ولی پیش بینی می شود که دمای آنها فقط 2000 درجه سانتیگراد پایین تر از دمای خورشید باشد.

مطالعه لکه های خورشید نشان داده است که این ستاره در همان امتداد دوران زمین به دور خود می چرخد.(طول این مدت این گردش 27 روز است).

مطالعات هیل منجم آمریکایی در سال 1908 نشان داد که با وجودیکه به نظر می رسد خورشید میدان مغناطیسی منظمی نظیر میدان مغناطیسی زمین نداشته باشد، معذالک فعالیت مغناطیسی بسیار شدیدی ، که مربوط به لکه های خورشید و دیگر اشکال موجود در سطح آن است، در آن دیده می شود و حتی می توان گفت که طوفان های مغناطیسی زمین نیز به علت وجود طوفان های مغناطیسی زمین نیز به علت وجود طوفان های مغناطیسی موجود در سطح خورشید است.

خورشید با سه قشر گازی احاطه شده که به ترتیب از داخل به خارج عبارتند از:

الف) پوشش داخلی یا فتوسفر-  که ضخامت آن حدود 14500 کیلو متر (9000 مایل) و دمای آن حدود 6000 درجه مطلق است. 

ب) پوشش میانی یا کروموسفر- دمای این منطقه حدود 5000 تا 3500 درجه مطلق است.

ج) پوشش خارجی یا تاج- کروموسفر تدریجا به تاج که ضخامت آن بالغ بر 1600000  کیلو متر (یک میلیون مایل) است تبدیل می شود. دمای تاج خورشید زیاد است و حتی تخمین زده می شود که به یک میلیون درجه برسد. چنین دمایی مسلما نمی تواند توسط لایه های زیرین که درجه حرارت آنها حداکثر 6000 درجه است تولید شود و تفسیر آن تا مدتها معمایی بود ولی سرانجام، یک نفر به نام شوارتس شیلد آن را توضیح داد. بنابر نظریه شوارتس شیلدف گاز های تاج توسط صدایی که حرکت گردابی فتوسفر تولید می کند گرم می شوند.

در  اتمسفر خورشید به ترتیب فراوانی، عناصر هیدروژن، هلیم، اکسیژن، آهن، ازت، منیزیم، سیلیسیم، کربن، گوگرد، آلومینیوم، سدیم، کلسیم و نیکل تشخیص داده شده است. در اینجا لازم است به سیستم انرژی زایی خورشید نیز اشاره ای بکنیم.

مقدار انرژی که در هر ثانیه بر هر سانتیمتر مربع در خارج جو زمین می تابد 032/0 کالری یا 10⁶×33/1 ارگ است. با توجه به فاصله خورشید می توان میزان تشعشع کل آن را که بالغ بر 10³³× 4 ارگ در ثانیه است محاسبه کرد. هر چند این عدد نمایشگر عظمت تشعشع خورشید است ولی اگر این تشعشع را بر جرم کلی خورشید که 10³³ × 2  گرم است تقسیم کنیم در خواهیم یافت که تولید انرژی خورشید به ازای واحد جرم فقط 2 ارگ در هر ثانیه است و این مقدار از یک درصد تولید گرمایی که به وسیله فرآیند های متابولیسم در بدن ما تولید می شود کمتر است . بایستی به این نکته توجه کرد که تولید انرژی در خورشید یکنواخت نیست و منابع اصلی انرژی در نواحی داغ مرکزی آن قرار گرفته است به طوری که انرژی زایی در این ناحیه در حدود 100 ارگ در ثانیه برای واحد جرم است.

برای توجیه انرژی زایی خورشید مطالعات زیادی انجام گرفته است . محاسباتی که در سال 1929 توسط هوترمنس فیزیکدان اتریشی و اتکینسن منجم انگلیسی در این زمینه انجام گرفت به این نتیجه رسید که دمای موجود در درون خورشید، این انتظار می رود که فعل و انفعالات هسته ای میان هسته های هیدروژن (پروتون ها) و هسته های عناصر سبک دیگر ، انرژی هسته ای کافی آزاد کند که بتواند تشعشع خورشید را توضیح دهد. پس از این راه حل، مطالعات جهت روشن شدن نحوه فعل و انفعالات هسته ای درون خورشید شروع شد و در سال 1937 راه حلی که ((دوره کربن)) نام دارد توسط بث آمریکایی و(( فون وایتسکر)) آلمانی بیان شد. چالز کریچفیلد فیزیکدان آمریکایی نیز تئوری، تبدیل هیدروژن به هلیم است ولی تبدیل در این دو روش، به روشهای متفاوتی انجام می گیرد.