光球层的上面是色球层。太阳能量经过这一区域自中心向外传递。这一层可见太阳耀斑。耀斑是太阳黑子形成前在色球层产生的灼热的氢云层。在光球层的某些区域，温度比周围稍低（通常是4000摄氏度），这便是黑子。
光球是一层不透明的气体薄层，厚度约400公里，它辐射出太阳能量的绝大部分。上面的斑点结构称为米粒组织，是太阳热气体云的顶部，大小约为300～1450公里，形状为不规则多边形，持续时间约7～10分钟，有垂直方向的振荡。光球的能量来自不同深度，形成不同温度的表面大气。
一般而言太阳半径是指由核心至光球层距离。光球层是我们平常所见的太阳表层，约500公里厚，温度约4500-60000K，压力为数百个大气压，密度约为10000g/cm3。由于在光球层下面气体密度较高，也较热因此辐射出较多的光。它的温度及密度适当，能产生足够的光子，并逃离太阳的表层。因有大气层存在无法直接侦测到这光球层下的光子辐射，而光球层上面的气体密度太低，无法放出足够的光子。