La radiación solar es la energía electromagnética emitida por el sol y es el motor fundamental de todo el sistema climático terrestre. En el tope de la atmósfera, la intensidad media es de 1.361 W/m² (la «constante solar»). La atmósfera absorbe y refleja parte de esta radiación, de modo que a la superficie llegan unos 1.000 W/m² en condiciones óptimas (sol cenital, cielo despejado, altitud elevada).
El espectro de la radiación solar incluye ultravioleta (UV, 7 % — medido por el índice UV), luz visible (43 % — lo que vemos) e infrarrojo (50 % — calor). La capa de ozono absorbe la mayor parte de la radiación UV-B y UV-C más dañina. Las nubes, los aerosoles y los gases atmosféricos dispersan y absorben distintas longitudes de onda. La fracción reflejada por las nubes y la superficie es el albedo.
España es uno de los países europeos con mayor radiación solar (>1.600 kWh/m²/año en el sur, casi el doble que Alemania), lo que la convierte en un territorio privilegiado para la energía solar. La distribución desigual de la radiación solar sobre la Tierra (máxima en los trópicos, mínima en los polos) es la causa última de toda la circulación atmosférica y oceánica: los vientos, las corrientes marinas, los monzones, los alisios y los ciclones existen para redistribuir ese exceso de calor tropical hacia los polos.