當行星凌日時，它會遮擋住恆星極小一部分的光。這種亮度下降就是探測系外行星的凌日法。它是系外行星科學中最有效的技術，促成了數千顆行星的發現。光是開普勒太空望遠鏡就利用這種方法發現了超過2600顆行星。

這種凌日現象非常微弱。一顆木星大小的行星凌日一顆太陽大小的恆星，只會使其亮度降低約1%。一顆地球大小的行星凌日，只會使其亮度降低0.01%，這就像探測到一隻蒼蠅飛過車燈一樣。測量如此微小的亮度變化需要極其精確的光度測量。太空望遠鏡是理想的觀測工具，因為它們可以避免大氣層造成的亮度模糊和增強效應。

凌日法不僅能揭示行星的存在，也能提供更多資訊。凌日深度可以告訴我們行星相對於恆星的大小。兩次凌日之間的時間間隔可以告訴我們行星的公轉週期。如果我們知道恆星的大小，就能知道行星的大小。如果我們再測量恆星的徑向速度擺動，就能知道行星的質量。大小和質量結合起來可以得到密度，密度可以提示行星是岩石行星、氣態行星還是水行星。

凌日現像也讓我們得以研究行星大氣層。當星光在凌日期間穿過行星大氣層時，某些波長的光會被吸收。透過比較凌日期間和凌日以外的光譜，天文學家可以探測到水、甲烷和二氧化碳等分子。詹姆斯韋伯太空望遠鏡目前正在進行這項研究。