Выше фотосферы расположен слой солнечной атмосферы, называемый хромосферой. Она в десятки раз более протяженная и в сотни тысяч раз менее плотная, чем фотосфера. Хромосфера прозрачна, и в обычных условиях ее наблюдать нельзя. Хромосфера подобна узкому пылающему кольцу с многочисленными выступами. Сейчас астрономы наблюдают хромосферу вне солнечного затмения по всему диску с помощью специальных приборов - светофильтров, пропускающих излучение только одной какой-либо спектральной линии (например, водорода или кальция).
В хромосфере температура возрастает с высотой от фотосферного значения до 1 млн. градусов, вначале медленно в нижней хромосфере и очень быстро в верхней и средней. Хромосфера неоднородна по своей структуре и имеет волокнистое строение. Некоторые исследователи образно сравнивают хромосферу с пеной на поверхности турбулентной и относительно плотной фотосферы, причем эта пена привязана магнитными полями к движущемуся под ней веществу.
Верхняя хромосфера состоит, в основном, из спикул - небольших острых вертикальных или слабо наклоненных выступов, проектирующихся на темный фон. Именно спикулы придают хромосфере вид "горящей прерии". Группы спикул образуют так называемые структуры "пшеничного поля". Некоторые мелкие детали хромосферы, наблюдаемые в монохроматическом изображении, носят совсем не "астрономические" названия, такие, например, как узелок, розетка, структура типа дикообраза, хромосферное зерно, хромосферный пузырь. Эти термины относятся к образованиям или их системам в хромосфере с незначительными временами жизни (менее 10 мин), находящимися на различных высотах.
В невозмущенной хромосфере наблюдается так называемая супергрануляция - крупноячеистая структура солнечной атмосферы, образуемая супергранулами. Их диаметр около 30 тыс. км, время жизни около суток. По-видимому, существуют еще более крупные образования - гигантские конвективные ячейки.
В хромосфере в последнее время обнаружена хромосферная сетка, представляющая собой крупномасштабную картину, которая видна на спектрогелиограммах, полученных в хромосферных спектральных линиях. Общая картина сетки довольно беспорядочна, время ее жизни составляет около 20 час. В наиболее спокойных областях солнечной поверхности сетка едва различима. По хромосферной сетке можно определять скорость вращения хромосферы.