Η χρωμόσφαιρα είναι το δεύτερο πιο εξωτερικό στρώμα της ατμόσφαιρας του ήλιου, το οποίο είναι ορατό μόνο με γυμνό μάτι κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης. Η χρωμόσφαιρα είναι αξιοσημείωτη ότι είναι πιο ζεστή από τη φωτόσφαιρα, το επόμενο στρώμα προς τον ήλιο.
Η χρωμόσφαιρα βρίσκεται ανάμεσα στη φωτόσφαιρα και το στέμμα, το οποίο είναι το πιο εξωτερικό μέρος της ατμόσφαιρας του ήλιου. Η χρωμόσφαιρα είναι περίπου 1,250 μίλια (2,011 χιλιόμετρα) βάθος. Το όνομά του, που σημαίνει χρωματική σφαίρα, προέρχεται από το γεγονός ότι είναι κοκκινωπό χρώμα. Αυτό προκαλείται από έναν συγκεκριμένο τύπο υδρογόνου.
Παρά αυτό το χρώμα, είναι συνήθως αδύνατο να δούμε τη χρωμόσφαιρα από τη Γη χωρίς ειδικό εξοπλισμό. Η μόνη εξαίρεση είναι κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης ηλίου, όταν το φεγγάρι βρίσκεται ακριβώς στη γραμμή μεταξύ της γης και του ήλιου. Σε αυτό το σημείο, η χρωμόσφαιρα εμφανίζεται ως μια σειρά από κόκκινες κηλίδες γύρω από έναν συμπαγή μαύρο κύκλο.
Η λογική θα πρότεινε ότι η χρωμόσφαιρα θα ήταν πιο δροσερή από άλλα μέρη της ατμόσφαιρας του ήλιου επειδή είναι το πιο απομακρυσμένο. Στην πραγματικότητα, είναι πολύ πιο ζεστό και φαίνεται να ζεσταίνεται πιο μακριά από τον ήλιο. Το επόμενο πλησιέστερο στρώμα, η φωτόσφαιρα, είναι περίπου 7,250 βαθμούς Φαρενάιτ (4,010 βαθμοί Κελσίου), ενώ τμήματα της χρωμόσφαιρας είναι σχεδόν 36,000 βαθμούς Φαρενάιτ (19,982 βαθμοί Κελσίου).
Μια θεωρία για αυτή τη φαινομενική ανισότητα είναι ότι περιέχει μαγνητικά πεδία που προβάλλονται προς τα έξω από τη φωτόσφαιρα. Ηλεκτρικά ρεύματα ρέουν μέσα από αυτά τα πεδία από τη φωτόσφαιρα προς το στέμμα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να χάσει κάποια ενέργεια στα χωράφια, η οποία παράγει την υψηλότερη θερμοκρασία. Πιστεύεται ότι η ενέργεια μπορεί να χαθεί μέσω των γραμμών μαγνητικού πεδίου που διαταράσσονται και πρέπει να ταλαντωθούν σε μια προσπάθεια να επιστρέψουν στην αρχική τους μορφή.
Όταν είναι ορατή, η χρωμόσφαιρα φαίνεται να ρέει. Αυτό συμβαίνει επειδή εκπέμπονται αέρια από αυτό σε διάφορα μήκη κύματος. Κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης το 1868, οι αστρονόμοι παρατήρησαν μια φωτεινή κίτρινη γραμμή στη χρωμόσφαιρα. Στην αρχή νόμιζαν ότι ήταν νάτριο, αλλά το μήκος κύματος έδειξε ότι πρέπει να ήταν ένα στοιχείο που δεν είχε καταγραφεί στο παρελθόν. Το ονόμασαν ήλιο, από το ελληνικό όνομα του ήλιου, Ήλιος. Μόνο το 1895 οι επιστήμονες κατάφεραν να απομονώσουν ήλιο στη Γη.
Υπάρχει σημαντική κίνηση αερίων εντός της χρωμόσφαιρας. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα spicules, κατακόρυφα νέφη αερίου που απομακρύνονται από τον ήλιο και μετά επιστρέφουν προς τον ήλιο. Τα αντίστοιχα τους είναι τα ινίδια, τα οποία ταξιδεύουν οριζόντια και διαρκούν περίπου 20 λεπτά, διπλάσια από τα ινίδια.
Η χρωμόσφαιρα μπορεί επίσης να παράγει νημάτια, τα οποία αποτελούνται από πλάσμα το οποίο είναι πιο ψυχρό από τα γύρω αέρια και επομένως πιο εύκολα ορατό. Αυτά μπορεί μερικές φορές να οδηγήσουν σε εκτοξεύσεις μάζας στεφανιαίων, όπου το πλάσμα φεύγει εντελώς από την ατμόσφαιρα του ήλιου. Αυτό μπορεί να επηρεάσει το ισοδύναμο του ηλιακού συστήματος με τον καιρό ενός πλανήτη και μπορεί ακόμη και να έχει επίδραση σε διαστημόπλοια και άλλους δορυφόρους.