太陽黑子之所以看起來是黑的，主要是因爲它們比太陽表面的其他區域溫度要低。太陽黑子實際上是太陽表面的一種熾熱氣體的巨大漩渦，其溫度大約在3000到4500攝氏度之間。相比之下，太陽的光球層表面溫度通常在5500攝氏度左右。由於黑子的溫度較低，它們發射的光線少於太陽表面的其他部分，因此在明亮的太陽背景下顯得較暗，看起來像深暗色的斑點。
太陽黑子的形成與太陽的磁場有關。太陽內部的熱對流運動會產生磁場，這些磁場在太陽表面形成許多磁場環，交織在一起形成黑子。在黑子形成的區域，磁場異常密集，形成一箇超級磁場，強度大約在1000到4000高斯之間，這相當於地球磁場的萬餘倍。這個強大的磁場抑制了太陽能量向外傳遞，導致磁場中心位置的溫度降低，從而形成了黑子。
需要注意的是，太陽黑子並不是真正的黑色，而是由於與周圍環境的對比熱量造成的視覺錯覺。如果將一箇太陽黑子從太陽表面移到夜空中的其他地方，它會顯得非常明亮，幾乎像滿月一樣。