Il Sole è una stella di media grandezza e luminosità: nel cielo vi sono innumerevoli altre stelle di dimensioni più grandi e dotate di brillantezza maggiore. L'unico motivo per cui il Sole ci appare luminoso e caldo è perché è davvero molto "vicino" al nostro pianeta, rispetto alle distanze delle altre stelle: la Terra dista infatti mediamente circa 150 milioni di Km dal Sole, e questa distanza viene percorsa dalla luce in 8 minuti. Il Sole è una sfera di gas incandescente, essenzialmente costituito da idrogeno ed elio, ed ha un diametro di circa 1,4 milioni di Km, tanto che sarebbero necessari 109 pianeti come la Terra per eguagliarne il diametro.
Al centro della stella, dove la temperatura raggiunge i 15 milioni di gradi centigradi, si trova il nucleo. In questa regione avviene il processo di fusione nucleare grazie al quale l'idrogeno si converte in elio. Nel corso di questa reazione, la materia si trasforma in energia con un ritmo di 4 milioni di tonnellate al secondo. Tuttavia l'energia sprigionata da questa sorta di centrale nucleare impiega circa 10 milioni di anni a risalire in superficie.
L'energia radiante che si diffonde dal nucleo verso l'esterno del Sole sotto forma di raggi X e gamma viaggia attraverso una regione interna chiamata zona radiativa. Questa è circondata dalla zona di convezione, all'interno della quale i gas, riscaldati dalla radiazione proveniente dalla zona sottostante, si espandono salendo verso la superficie del Sole, rilasciando così l'energia assorbita. In questo modo i gas si raffreddano e, divenuti più densi, ritornano verso il basso, completando il processo. Questo processo è noto come convezione.
La superficie luminosa del Sole viene chiamata fotosfera; nonostante l'aspetto compatto non è solida, ma gassosa. Essa segna il confine tra la densa e opaca massa gassosa, che è posta verso il centro del Sole, e il materiale più sottile e trasparente, che si trova all'esterno. La fotosfera è condizionata da flussi di gas caldo che salgono verso la superficie e ridiscendono nella zona convettiva sottostante.
Lo strato più esterno del Sole è la corona, un involucro costituito da idrogeno molto rarefatto, con una temperatura che supera il milione di gradi centigradi. Nonostante sia normalmente visibile solo durante un'eclisse, la corona può essere osservata anche grazie all'impiego di uno strumento chiamato coronografo. I gas che la costituiscono non sono particolarmente luminosi, ma emettono una forte quantità di energia sotto forma di raggi X, che può essere facilmente individuata dai telescopi atti a raccogliere questo tipo di radiazioni.
Il Sole emette un flusso continuo di particelle ionizzate che si propagano nello spazio in ogni direzione. Questo flusso, che prende il nome di vento solare, ha un'intensità molto variabile, generalmente associata alle macchie solari, come per esempio l'orientamento delle code delle comete opposto alla posizione del Sole. Quando le particelle ionizzate del vento solare raggiungono la Terra, vengono intrappolate dal campo magnetico del nostro pianeta. Una parte di esse, trascinata attraverso l'atmosfera, interagisce con i gas che si trovano a una quota di circa 100 Km, e causa l'emissione di una luce visibile da terra sotto forma di spettacolari e cangianti drappeggi multicolori, chiamati aurore.
Le forme più interessanti osservabili sul Sole sono le macchie solari, piccole macchie che appaiono più scure rispetto al resto della fotosfera solo perché hanno una temperatura più bassa. In effetti le macchie solari hanno una temperatura di "soli" 4000 °C, inferiore ai circa 6000 °C delle zone circostanti. Possono assumere dimensioni parecchie volte superiori a quelle del nostro pianeta e sono generate dall'intenso campo magnetico del Sole, che in alcuni punti impedisce la risalita del calore dall'interno della stella e causa così la formazione di una regione più fredda, e dunque più scura. In generale la durata di questi fenomeni varia da poche ore a qualche mese. Anche il Sole ruota sul proprio asse come la Terra e le macchie solari hanno aiutato gli astronomi a scoprire la velocità di rotazione del Sole. La struttura gassosa del Sole determina una rotazione che viene definita differenziale: differenti regioni cioè ruotano a velocità diverse, tanto più lentamente quanto più la zona considerata si trova vicino ai poli della stella. Il periodo di rotazione del Sole all'equatore è di 25 giorni, mentre ai poli di 34 giorni.