Η ηλιόσφαιρα είναι μια μεγάλη φυσαλίδα στο διάστημα που δημιουργείται από τον ηλιακό άνεμο από τον Ήλιο. Στις παρυφές της ηλιόσφαιρας, ο ηλιακός άνεμος συγκρούεται με αέρια από το διαστρικό μέσο και παύει να είναι ο κυρίαρχος διαστημικός καιρός. Η ηλιόσφαιρα είναι τεράστια — το πλησιέστερο όριό της απέχει περίπου 100 AU (αστρονομικές μονάδες ή αποστάσεις Γης-Ήλιου), ενώ το πιο μακρινό της όριο απέχει 200-300 AU. Η ηλιόσφαιρα έχει ελλειπτικό σχήμα, όπως η ουρά ενός κομήτη, λόγω της γρήγορης κίνησης του Ήλιου μέσω του διαστρικού μέσου καθώς περιφέρεται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο.
Όπως αναφέρθηκε, η αιτία της ηλιόσφαιρας είναι ο ηλιακός άνεμος. Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα συνεχές ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων, κυρίως ελεύθερων ηλεκτρονίων και πρωτονίων, τα οποία ρέουν από τον Ήλιο με ταχύτητα 400 έως 700 km/s (περίπου 1,000,000 mph). Αυτό αποδίδει 6.7 δισεκατομμύρια τόνους την ώρα, ή μάζα ίση με τη Γη κάθε 150 εκατομμύρια χρόνια. Αν και αυτό ακούγεται πολύ, είναι στην πραγματικότητα πολύ διάχυτο λόγω της απεραντοσύνης του χώρου.
Εκτός από τον ηλιακό άνεμο, η ηλιόσφαιρα διατηρείται επίσης από το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου, το οποίο εκτείνεται προς τα έξω τουλάχιστον 100 AU, και έχει σχήμα παρόμοιο με αυτό του φορέματος μιας περιστρεφόμενης μπαλαρίνας λόγω της περιστροφής του Ήλιου κάθε 27 ημέρες. Αυτή η δομή, το φύλλο του ηλιοσφαιρικού ρεύματος, δημιουργεί έναν κυματισμό σε ολόκληρη την ηλιόσφαιρα, και μαζί με την ίδια την ηλιόσφαιρα, είναι η μεγαλύτερη δομή στο ηλιακό σύστημα.
Εκτός από το φύλλο του ηλιοσφαιρικού ρεύματος, η ηλιόσφαιρα έχει άλλη δομή. Για παράδειγμα, υπάρχει το σοκ τερματισμού, ένα όριο περίπου 70-90 AU από τον Ήλιο όπου ο ηλιακός άνεμος μεταβαίνει από υπερηχητικός σε υποηχητικός. Αυτό το όριο διέσχισε το διαστημικό ανιχνευτή Voyager II το 2007. Στην πραγματικότητα, το διαστημικό ανιχνευτή το πέρασε πέντε φορές, επειδή το όριο κυμαίνεται λόγω των αντίστοιχων διακυμάνσεων στην ηλιακή ισχύ, συμπεριλαμβανομένων των ηλιακών εκλάμψεων. Στο διάστημα, η ταχύτητα του ήχου είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στη Γη (περίπου 100 km/s), επομένως ο ηλιακός άνεμος εξακολουθεί να κινείται γρήγορα σε αυτή την απόσταση, απλώς όχι τόσο γρήγορα ώστε να υπερβεί την ταχύτητα του ήχου.
Μακρύτερα από το σοκ τερματισμού είναι η ηλιόπαυση, όπου τα φορτισμένα σωματίδια στον ηλιακό άνεμο συγκρούονται με τα σωματίδια του διαστρικού μέσου, και το σοκ του τόξου, όπου ο ηλιακός άνεμος παύει να έχει καμία επίδραση στο διαστρικό μέσο. Κανένα από τα δύο δεν έχει φτάσει ακόμη από τους διαστημικούς μας ανιχνευτές, αλλά θα είναι μέχρι το 2020. Επιπλέον, ο Διαστρικός Εξερευνητής Ορίων, που εκτοξεύτηκε το 2008, θα παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για τα διαστρικά όρια.