太陽作為離地球最近的恒星，是地球氣候系統最基本的能量源，同時也是空間天氣擾動的主要源頭。從長時間尺度看，太陽活動顯然會對地球氣候產生一定影響。但在百年和十年這樣相對較短的時間尺度上，其對氣候的影響，尤其對近一百年來氣候變暖的影響和貢獻如何，卻一直存在爭議。
太陽活動影響氣候系統的機制主要可以分為三大類：類是“自下而上”機制，太陽總輻照度可以直接驅動地球的能量收支過程，這是太陽影響氣候的最直接途徑。第二種為“自上而下”機制，即太陽紫外輻射變化能引起地球中高層大氣物理化學性質的變化（比如臭氧的變化），通過行星波作用等將變化傳遞到對流層，引起天氣氣候變化。第三種是能量粒子（包括太陽能量粒子和銀河宇宙射線）機制，太陽通過高能粒子影響云形成的微觀物理過程來影響氣候。前兩種都與太陽輻射有關（前者與總輻射有關，后者主要與紫外輻射有關），第三種則與能量粒子有關。
地球表面溫度變化與太陽周期控制
太陽總輻照度是大氣層上層從太陽接收的總能量。太陽對地球表面溫度變化的影響主要由平均長度為11年的太陽周期控制。“科學家利用太陽黑子數、太陽活動周期長度、地磁指數等數據對太陽輻照度變化進行建模測量。結果表明，1750年后，太陽總輻照度的變化在0.1%至0.6%之間。”國際太陽物理學家保羅·布雷克說。
據IPCC第五次評估報告稱，太陽平均11年的周期性變化可以解釋溫度波動值在太陽活動期與期之間為何為0.1℃左右。在20世紀初，太陽活動的長期增長趨勢以及內部變率、溫室氣體的增加和火山活動的間斷等，可能會放大這一周期內的升溫情況。然而，它卻不能解釋自20世紀70年代末以來所觀測到的增長。其中，從1986年到2008年太陽總輻照度甚至略有下降的趨勢。
1880年至2012年，海陸表面平均溫度呈線性上升趨勢，升高了0.85℃；2003年至2012年，平均溫度比1850年至1900年平均溫度上升了0.78℃，這無法由太陽周期變化獨立解釋。
與太陽總輻照度的變化幅度相比，紫外輻射的波動要大很多，可以達到6%至8%。紫外輻射對加熱平流層和臭氧尤其重要。其被平流層吸收后，可導致平流層溫度上升，有助于風的生成，從而影響下層天氣。例如，平流層中的強風可使急流增強。在太陽極小期，平流層接收到的紫外輻射減小，風力降低，急流也就相應減弱，從而使天氣系統滯留時間延長，導端天氣事件發生。此外，紫外輻射可影響臭氧含量的高低。因此，科學家認為紫外輻射的波動在一定程度上影響了氣候變化。
太陽影響對氣候可能有弱的降溫作用
IPCC第五次評估報告顯示，在1951年至2010年期間觀測到的地表平均溫度上升中，超過一半極可能是由人為增加的溫室氣體濃度和其他人為影響共同造成的。最近的模式研究結果也表明，20世紀上半葉，增暖主要歸因于自然因素，其中相當程度上源于太陽影響的增加；而20世紀下半葉和21世紀初，增暖主要是由于溫室氣體排放。而對于最近20年的情景，有研究認為，太陽影響可能對氣候起到一個弱的降溫作用。
布雷克說：“人類活動或自然氣候變率均無法單獨解釋過去150年間的溫度變動。無論造成過去氣候變化的機制是什么，這種機制對于解釋當前的氣候變化可能仍然適用，將來也很可能繼續適用。我們需要不斷改進氣候模式，并將自然氣候變率更好地納入進來。我們能夠確定的是，太陽在未來100年中將不會恒定不變。此外，不同的太陽活動或人類活動影響可能限制在某些具體區域，而不是尺度，并且其對氣候的影響也可能并不會立即產生作用。”
太陽活動和氣候系統的變化都非常復雜，尋找、厘清甚至量化這兩個復雜系統的關系難上加難，即使找到二者的關系，要將人類活動引起的氣候變化與太陽周期性變化引起的氣候變化剝離開更是困難重重，更何況相關關系并不等同于因果關系。很多研究結果表明，氣候響應有明顯的區域性差異，不少科學家認為這可能涉及信號放大機制和系統敏感性問題。因此，在區域尺度上，未來的研究需高度重視局地氣候系統的作用。
