辐射层是恒星内部的一个区域，它通过辐射而非对流的方式向外传递能量。在太阳这样的恒星中，辐射层位于核心和对流层之间，占据从0.2至0.71太阳半径的区间。辐射层中的物质密度很高，导致光子在这里只能自由旅行很短的距离，然后被吸收或散射。这个过程中，光子的波长逐渐变长，从太阳核心发出的γ射线平均需要171,000年才能穿越辐射层。

辐射层外为对流层，对流层之外是太阳大气层。在太阳内部，从0.2至约0.7太阳半径，物质虽然热且黏稠，能够将热辐射向外传输，但在这个区域内没有热对流的运动。由于温度梯度低于绝热下降率，物质不会流动，热能的传输主要依靠氢和氦的辐射-离子发射的光子，但光子在传递过程中会被其他离子吸收，因此只能传递很短的距离。核心外缘的密度约为20g/ml，至辐射层顶的密度则只有0.2g/ml，远小于地球上水的密度。在相同的距离中，温度从7,000,000K降至2,000,000K。电浆的温度从核心的1,500万K下降，抵达对流层底部时大约是150万K。

辐射层是恒星结构的一部分，在恒星结构上属于外三层。对于主序星，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，没有辐射层。从0.3至1.2太阳质量的恒星，围绕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。辐射层的半径随着质量增加而增加，大约1.2太阳质量的恒星几乎整个都是辐射层。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，对流层的质量会随着恒星总质量的增加而增加。

辐射层的主要功能是帮助恒星进行氢与氦核融合能量的传输区。在辐射层内，温度梯度是温度变化与半径的函数。

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。