早在中世纪的时候，基督教的影响十分强大，人们曾一直认为由神创造的太阳是一个绝无瑕疵的完美球体。可是在17世纪初，伽利略将他自制的望远镜对准太阳，一举推翻了那个根深蒂固的观念。按理说，太阳是连些许污染也不应该有的，但是伽利略却用望远镜看见在太阳表面有黑色的脏污一样的东西，也就是说，他看见了太阳表面的“黑子”。
伽利略在他所写的《关于太阳黑子的通信》一书中记下了他观测太阳得到的结果：“天空中最纯洁的本来是连一点杂质都不应该有的这一部分（我把望远镜指向了太阳表面），却发现了无数浓雾状的暗黑团块，它们随时产生出来，在短时间里又很快消失。”
平时，我们用肉眼看到的太阳表面，叫做“光球层”（Photosphere）。光球层的平均温度为6000℃。因为黑子比其周围的温度低了1400～1500℃，所以颜色较暗。黑子的形状很不规则，用望远镜等观测工具仔细观测，可以发现黑子的中心部分真的是很“黑”，但是中心部分的周围却并不很黑，只是略微显黑色而已。前者叫做黑子的“本影”，后者则叫做“半影”。
产生黑子的机制是在最近才搞清楚的。产生黑子的区域具有高达数百乃至数千高斯的强磁场。据认为，强磁场会阻碍正常的热传导，因而导致该区域温度较低，于是就出现了黑子。
