Le lever de soleil est la période du jour où le Soleil apparaît au-dessus de l'horizon vers l'Est. Il est précédé de l'aube, pendant laquelle le ciel commence à s'illuminer, quelques temps avant l'apparition du Soleil.Du fait de l'inclinaison de l'axe terrestre et de l'excentricité de son orbite, l'heure de lever du soleil varie tout au long de l'année, et dans des proportions différentes suivant la latitude du lieu, des conséquences de l'équation du temps du lieu d'observation, ainsi que de la durée totale du jour.On considère généralement que le lever de soleil se produit lorsque le bord supérieur de l'étoile apparaît au-dessus de l'horizon. En revanche, les éphémérides donnent le moment où le centre du Soleil le franchit, ce qui se produit en général une à deux minutes après. L'heure de lever de soleil est également modifiée par l'altitude.
Par réfraction du Soleil dans l'atmosphère, son lever s'effectue plus tôt que sur un corps céleste qui en serait dépourvu.Près de l'équateur, les variations de l'heure de lever du soleil reproduisent celles de l'équation du temps en oscillant de plusieurs minutes autour d'une valeur moyenne, mais deux fois par an : l'heure du lever décroît de mi-février à mi-mai, puis croît jusqu'à la fin juillet avant de décroître jusqu'au début novembre et croître jusqu'à la mi-février de l'année suivante. Le Soleil se lève au plus tôt vers le début novembre et le lever le plus tardif se produit vers le 10 février, mais il n'y a moins d'une demi-heure d'écart entre ces deux horaires.Vers 5° de latitude, le Soleil se lève le plus tôt deux fois dans l'année, vers la fin mai et la fin octobre. Au-delà, l'horaire du lever tend à n'osciller qu'une seule fois dans l'année pour globalement devenir plus tardive en été et en automne et inversement en hiver et au printemps. Vers 14° de latitude, il existe une période (septembre dans l'hémisphère nord, avril dans l'hémisphère sud) où le Soleil se lève à peu-près à la même heure tous les jours.
Aux latitudes moyennes, le Soleil se lève de plus en plus tôt en hiver et au printemps. Les variations de l'heure de lever ralentissent ensuite progressivement et le Soleil finit par se lever de plus en plus tard tout au long de l'été et du printemps. Cependant, les levers les plus tardifs et les plus tôt n'ont pas lieu aux solstices : dans l'hémisphère nord, le Soleil se lève au plus tard début janvier et au plus tôt vers la mi-juin. La différence entre les deux horaires atteint plusieurs heures.Aux latitudes élevées, au-delà du cercle polaire arctique et antarctique, il existe une période où le Soleil reste constamment au-dessus de l'horizon et une autre où il est situé en-dessous de l'horizon. Dans les deux cas, le lever de soleil ne se produit plus.Du fait de l'inclinaison de l'axe de la Terre, les levers de Soleil se produisent toujours dans le quadrant nord-est entre l'équinoxe de mars et celle de septembre, et dans le quadrant sud-est entre l'équinoxe de septembre et celle de mars.L'azimuth du Soleil au lever n'est réellement égal à l'Est qu'aux équinoxes ; pendant le reste de l'année, il évolue au sud et au nord de cette position.La couleur du ciel, pendant toute la durée du jour, est provoquée par diffusions Rayleigh et Mie de la lumière solaire dans l'atmosphère.La diffusion Rayleigh provoque les teintes bleues, violettes et vertes du ciel. Les couleurs caractéristiques du lever de soleil sont causées par diffusion Mie de sa lumière par les particules de poussière, suie, fumée et cendre en suspension dans l'atmosphère : lorsque le Soleil est près de l'horizon, sa lumière traverse une plus grande épaisseur d'atmosphère et est donc plus susceptible d'être diffusée.Du fait de la réfraction de sa lumière par l'atmosphère, le lever de soleil peut être précédé d'un rayon vert, voire bleu.