Das Stanford Solar Center gibt an, dass sich Sonnenflecken bilden, wenn das Magnetfeld der Sonne durch seine Oberfläche ragt. Das Magnetfeld der Sonne besteht aus Röhren, die die Oberflächentemperatur der Sonne am Punkt des Vorstehens beeinflussen. Sonnenflecken weisen eine Polarität auf, die ein Paar positiver und negativer Pole erzeugt.
Sonnenflecken erscheinen als dunkle Flecken, weil sie weniger Energie freisetzen und eine niedrigere Temperatur haben als umliegende Regionen. Der dunkelste Bereich im Zentrum des Sonnenflecks wird Kernschatten genannt. Der Halbschatten umgibt den Kernschatten und hat eine hellere Farbe. Die durchschnittliche Temperatur von Sonnenflecken beträgt 2240.3 Grad Fahrenheit. Sonnenflecken können leicht erkannt werden, da die größte Sorte einen Durchmesser von fast 31.068 Meilen hat. Sonnenflecken bilden sich in Clustern und enthalten normalerweise etwa 100 Flecken in jeder Gruppe. Sonnenflecken können innerhalb weniger Stunden erscheinen, aber manchmal dauert es mehrere Monate, bis sie sich vollständig entwickelt haben. Sobald sich ein Cluster von Sonnenflecken entwickelt hat, ist der Cluster typischerweise für einen Zyklus von 11 Jahren sichtbar. Samuel Schwabe nannte dieses Phänomen den Sonnenzyklus, basierend auf seinen Beobachtungen zwischen 1826 und 1843. Galileo verfolgte Sonnenflecken, wie sie sich 200 Jahre lang entlang der Sonnenoberfläche bewegten, bevor Schwabe den Sonnenzyklus maß. Dies ermöglichte Galileo zu dem Schluss, dass die Sonne ungefähr einen Monat braucht, um sich um ihre Achse zu drehen.