15世紀時，人們普遍認為，地球由于自轉引起了按一定周期變化的晝與夜的交替，并且太陽系內許多行星也都存在自轉現象。1612年，伽利略發表了關于太陽黑子的活動記錄，發現黑子位置并非固定不變，也發現了太陽確實有自轉。

至19世紀中葉，英國天文愛好者卡林頓對太陽黑子和太陽自轉周期進行了詳細觀察。由于太陽不是一個固體球，而是氣體球，因而它的各個部分自轉是不同的，這是卡林頓的發現。

太陽自轉周期隨緯度不同而變化。赤道地區自轉周期為25天，緯度為40度的地區自轉周期為27天，80度地區為35天。太陽自轉的平均一周期為25.4天，在地球上測量太陽的自轉周期平均為27.3天。

太陽自轉除了因緯度變化而不同外，自轉速度也是不均勻的。在20世紀初時，人們測定太陽自轉速度的變化差不多是太陽自轉平均速度的1/4000。

1970年，有些科學家還提出，太陽的自轉速度每天都在變化，它的變化速度是在一個極大值與極小值之間，這似乎令人感到難以解釋。

研究太陽自轉還包括太陽大氣層的自轉問題。一般來說，在大氣底層的自轉情況也基本上隨緯度而變化，在大氣中上層的自轉沒有什么明顯變化。此外，太陽自轉還涉及太陽黑子的分布問題。

不少人還觀測研究了色球、日冕和太陽磁場扇形結構的較差自轉。色球和日冕的自轉速率同光球相似。有些觀測表明，在某些日面緯度上，日冕自轉速度比光球自轉速度慢，并且隨太陽周期的位相而變化。至于太陽磁場扇形結構的邊界，并沒有像根據較差自轉理論所預料的那樣變化，而是呈現出一種剛性旋轉。