当行星凌日时，它会遮挡住恒星极小一部分的光线。这种亮度下降就是探测系外行星的凌日法。它是系外行星科学中最有效的技术，已经促成了数千颗行星的发现。仅开普勒太空望远镜就利用这种方法发现了超过2600颗行星。

这种凌日现象非常微弱。一颗木星大小的行星凌日一颗太阳大小的恒星，只会使其亮度降低约1%。一颗地球大小的行星凌日，只会使其亮度降低0.01%，这就像探测到一只苍蝇飞过车灯一样。测量如此微小的亮度变化需要极其精确的光度测量。太空望远镜是理想的观测工具，因为它们可以避免大气层造成的亮度模糊和增强效应。

凌日法不仅能揭示行星的存在，还能提供更多信息。凌日深度可以告诉我们行星相对于恒星的大小。两次凌日之间的时间间隔可以告诉我们行星的公转周期。如果我们知道恒星的大小，就能知道行星的大小。如果我们再测量恒星的径向速度摆动，就能知道行星的质量。大小和质量结合起来可以得出密度，密度可以提示行星是岩质行星、气态行星还是水行星。

凌日现象也让我们得以研究行星大气层。当星光在凌日期间穿过行星大气层时，某些波长的光会被吸收。通过比较凌日期间和凌日之外的光谱，天文学家可以探测到水、甲烷和二氧化碳等分子。詹姆斯·韦伯太空望远镜目前正在进行这项研究。