As manchas solares são regiões mais escuras e frias na superfície do Sol. Parecem pequenas, mas uma mancha solar típica tem aproximadamente o tamanho da Terra. A escuridão é um efeito de contraste. Uma mancha solar é cerca de 1.500 Kelvin mais fria do que a fotosfera circundante, pelo que parece escura contra a superfície mais brilhante. Se pudéssemos ver uma mancha solar isoladamente, esta brilharia mais intensamente do que a Lua cheia.

As manchas solares são provocadas pela atividade magnética. O campo magnético do Sol é distorcido pela rotação diferencial do seu plasma. Onde o campo é forte, suprime o fluxo de calor vindo de baixo, criando uma região mais fria. As manchas solares aparecem geralmente aos pares, com polaridades magnéticas opostas. Estão rodeadas por áreas brilhantes chamadas fáculas, que são mais quentes e mais ativas.

O número de manchas solares aumenta e diminui num ciclo de 11 anos. No máximo solar, o Sol está coberto de manchas e erupções. No mínimo solar, está quase sem manchas. Este ciclo afeta o clima espacial, o clima da Terra e o brilho do Sol. O Mínimo de Maunder, um período com muito poucas manchas solares entre 1645 e 1715, coincidiu com um período de arrefecimento global chamado Pequena Idade do Gelo.

Galileu foi o primeiro a observar manchas solares com um telescópio em 1610. Demonstrou que estavam à superfície do Sol, e não no céu. Esta observação desafiou a ideia de que o Sol era perfeito e imutável.