Fotosfera je vidna plast zvezde, ki se najpogosteje pojavlja v razpravah o Soncu. Čeprav se morda zdi, da ima Sonce trdno zunanjo plast, tako kot Zemlja, je v resnici sestavljeno iz izjemno vročih plinov in nima trdne površine. Fotosfera označuje mejo, kjer lahko svetloba prodre v pline, kar omogoča, da postane manj neprozorna in s tem vidna. Kar človek vidi, ko gleda v Sonce, je fotosfera.
Gostota atmosferske plasti ni vedno enaka na vseh mestih, ampak je ponavadi debela približno 248.5-310.6 km. Temperatura se giblje med 400 in 500 stopinj Kelvina ali približno 5,000-6,000 stopinj Fahrenheita. Je najnižja plast Sončeve atmosfere, ki leži pod veliko debelejšo kromosfero in ogromno korono. Pod fotosfero se nahajajo Sončeve konvekcijske in sevalne cone, pod tem pa mogočno jedro.
Ko gledamo fotosfero od daleč, se lahko zdi, da gre za preprost rumeni ali oranžni disk z nekaj temnimi lisami, znanimi kot sončne pege. Od blizu pa ima fotosfera teksturiran videz, ki se pogosto imenuje granulirana. Čeprav ni nujno lepa na pogled, je mehurčkasta tekstura fotosfere dokaz, kako natančno deluje sonce: mehurčki in gumbi so znaki procesa konvekcije. Konvekcija na soncu deluje v bistvu enako kot lonec z vrelo vodo; segreti fotoni se dvignejo na površje, hladnejši pa potopijo, le da namesto mehurčkanja površine na loncu z vrelo vodo konvekcija sonca povzroči granulacijo v fotosferi.
Sončne pege, temne lise, ki jih pogosto vidimo na slikah sonca, so deli atmosfere, kjer je opazno hladneje, včasih za več kot 1,000 Kelvinov (1340 F). Sončne pege niso stalne značilnosti in se v nekaj tednih ponavadi dvignejo in izginejo. Kljub razmeroma nizkim temperaturam se je izkazalo, da so te pege izjemno močne magnetne sile. Čeprav so pogosto videti drobne, so sončne pege v fotosferi pogosto velike več deset tisoč kilometrov.
Zanimivo je, da je opazovanje fotosfere pripeljalo do odkritja enega najpogostejših elementov v vesolju: helija. Čeprav se zasluge različno pripisujejo angleškemu znanstveniku Normanu Lockyerju in francoskemu astronomu Pierru Jansenu, sta oba opazila posebne rumene spektralne črte okoli sonca, ki jih ni bilo mogoče ponoviti z znanimi elementi. Potrditev helija na Zemlji se je zgodila šele več kot dvajset let pozneje, zaradi česar je bil edini element, ki so ga odkrili nezemeljsko, preden so ga identificirali na Zemlji.