辐射层是恒星内部经由辐射而不是对流的手段向外传递能量的区域，能量以电磁辐射，像是光子，的形式穿越辐射层。

在太阳内部，辐射层位于太阳核心和对流层之间，从0.2至0.71太阳半径的区间。

物质在辐射层有很高的密度，光子只能自由旅行很短的距离，就会被吸收或散射成另一个粒子，在这个过程中并且会逐渐转移成较长的波长。由于这个原因，从太阳核心区域离开的γ射线平均要171,000年才能穿越辐射区。在这个范围内，等离子的温度从核心的1,500万K下降，抵达对流层底部时大约是150万K。

在辐射层内，温度梯度 ─温度（T）变化是半径（r）的函数─　由下式给出：

此处，κ（r）是不透明度，ρ（r）是物质密度，L（r）是亮度，和σ是斯特藩-玻尔兹曼常数。因此，不透明度（κ）和辐射通量（L）再恒星给定的区域内是决定辐射是如何有效的扩散和运送能量的因素。高不透明度或高亮度会造成高的温度梯度，这是能量流动缓慢的结果。在传输能量上，对流层会比辐射层更有效率的扩散能量，从而创造出一个更低的温度梯度，并成为对流层。

对主序星─以氢核心的核聚变产生能量的恒星，辐射层的位置取决于恒星的质量。质量低于0.3太阳质量的主序星，整个都是对流层，意思是它们并没有辐射层。从0.3至1.2太阳质量，围绕着核心区域的是辐射层，上面覆盖着差旋层，将它与对流层分隔开来。辐射层的半径是质量的函数，半径只会随着质量增加而增加，大约1.2太阳质量的恒星，整颗几乎都是辐射层。超过1.2太阳质量的恒星，核心区域会成为对流层，在上面覆盖着辐射层，在对流层的质量会随着恒星的总质量的增加而增加。