Fotosfera je vidljivi sloj zvijezde, koji se najčešće spominje u raspravama o Suncu. Iako se može činiti da Sunce ima čvrst vanjski sloj, baš kao i Zemlja, zapravo se sastoji od silno vrućih plinova i nema čvrstu površinu. Fotosfera označava granicu gdje svjetlost može prodrijeti u plinove, dopuštajući joj da postane manje neprozirna i stoga vidljiva. Ono što čovjek vidi kada pogleda u Sunce je fotosfera.
Gustoća atmosferskog sloja nije konzistentna na svim mjestima u svakom trenutku, ali obično iznosi oko 248.5-310.6 milja (400-500 km). Temperatura se kreće između 5,000 i 6,000 stupnjeva Kelvina, ili oko 8,540-10,340 stupnjeva Fahrenheita. To je najniži sloj Sunčeve atmosfere, koji se nalazi ispod mnogo deblje kromosfere i ogromne korone. Ispod fotosfere leže Sunčeve zone konvekcije i zračenja, a ispod toga moćna jezgra.
Kada se fotosfera gleda izdaleka, može se činiti da je to jednostavan žuti ili narančasti disk s nekoliko tamnih mrlja, poznatih kao sunčeve pjege. Međutim, izbliza fotosfera ima teksturiran izgled koji se često naziva granuliranim. Iako nije nužno lijepa za gledanje, pjenušava tekstura fotosfere dokaz je kako točno funkcionira sunce: mjehurići i gumbi su znakovi procesa konvekcije. Konvekcija na suncu funkcionira u biti na isti način kao i lonac s kipućom vodom; zagrijani fotoni izdižu se na površinu dok hladniji tonu, osim što umjesto mjehurića površine na loncu s kipućom vodom, konvekcija sunca proizvodi granulaciju u fotosferi.
Sunčeve pjege, tamne mrlje koje se često vide na slikama sunca, dijelovi su atmosfere u kojima je osjetno hladnije, ponekad za više od 1,000 Kelvina (1340 F). Sunčeve pjege nisu stalne značajke i imaju tendenciju porasta i nestajanja unutar nekoliko tjedana. Unatoč njihovim relativno niskim temperaturama, pokazalo se da su ove pjege iznimno jake magnetske sile. Iako često izgledaju sićušne, sunčeve pjege u fotosferi često su prečnika desetaka tisuća kilometara.
Zanimljivo je da je promatranje fotosfere dovelo do otkrića jednog od najzastupljenijih elemenata u svemiru: helija. Iako se zasluge različito pripisuju engleskom znanstveniku Normanu Lockyeru i francuskom astronomu Pierreu Jansenu, obojica su uočili neobične žute spektralne linije oko Sunca koje se nisu mogle replicirati s poznatim elementima. Potvrda helija na Zemlji dogodila se tek nakon više od dvadeset godina, što ga čini jedinim elementom otkrivenim izvan Zemlje prije nego što je identificiran na Zemlji.