Astronomii pot vedea la o adâncime de 500 km sub suprafaţa Soarelui cu ajutorul telescoapelor optice. Dar, din cauza razei solare de 700 000 km, un volum uriaş nu poate fi observat direct.
Încă din anii 1920 astrofizicienii au calculat că centrul Soarelui are o temperatură de aproximativ 15 milioane grade C şi o densitate de aproximativ 150 de ori mai mare decât a apei.
În 1939, fizicianul Hans Bethe a arătat că procesele nucleare care au loc în aceste condiţii extreme transformă lent hidrogenul în heliu, degajând cantităţi enorme de energie prin distugerea masei. Extinzând acest model s-a demonstrat că heliul este transformat în carbon şi oxigen în stelele uriaşe iar în cele mai masive stele sunt produse elemente mai grele – cobalt, fier.
În anii 1960 au apărut şi primele detectoare de neutrini, pentru a detecta particule subatomice emise in urma fuziunilor nucleare în Soare. Din anii 1970, tehnica helioseismologiei le-a permis astronomilor să monitorizeze rezonanţa undelor sonore în interiorul Soarelui, pentru a-i descrie structura în detaliu.