Les taches solaires sont des régions plus sombres et plus froides à la surface du Soleil. Elles paraissent petites, mais une tache solaire typique a environ la taille de la Terre. Cette couleur sombre est due à un effet de contraste. Une tache solaire est environ 1 500 kelvins plus froide que la photosphère environnante ; elle apparaît donc sombre sur la surface plus claire. Si l’on pouvait observer une tache solaire seule, elle brillerait plus intensément que la pleine lune.

Les taches solaires sont dues à l'activité magnétique. Le champ magnétique du Soleil est déformé par la rotation différentielle de son plasma. Là où le champ est intense, il freine le flux de chaleur provenant des couches inférieures, créant ainsi une région plus froide. Les taches solaires apparaissent souvent par paires, avec des polarités magnétiques opposées. Elles sont entourées de zones brillantes appelées facules, qui sont plus chaudes et plus actives.

Le nombre de taches solaires varie selon un cycle de 11 ans. Lors du maximum solaire, le Soleil est couvert de taches et d'éruptions. Lors du minimum solaire, il est presque dépourvu de taches. Ce cycle influence la météorologie spatiale, le climat terrestre et la luminosité du Soleil. Le minimum de Maunder, période de très faible activité solaire entre 1645 et 1715, a coïncidé avec une période de refroidissement climatique global appelée Petit Âge glaciaire.

Galilée fut le premier à observer les taches solaires à l'aide d'une lunette astronomique en 1610. Il démontra qu'elles se situaient à la surface du Soleil et non dans le ciel. Cette observation remit en question l'idée que le Soleil était parfait et immuable.