Insolasi matahari adalah ukuran jumlah energi matahari yang mencapai permukaan, atau radiasi, pada permukaan tertentu dari waktu ke waktu. Permukaan yang dimaksud dapat berupa apa saja yang terkena sinar matahari, dari objek atau lokasi tertentu di Bumi hingga benda-benda angkasa kecil seperti satelit buatan hingga seluruh permukaan planet. Insolasi matahari dari area tertentu di Bumi bergantung pada jaraknya dari khatulistiwa, kondisi cuacanya, dan waktu hari dan tahun. Sangat penting untuk kelangsungan kehidupan di Bumi, karena tanaman mengandalkan energi dari matahari untuk bertahan hidup, serta menjadi faktor penting dalam konstruksi dan lokasi peralatan untuk menghasilkan listrik dari tenaga surya.
Biasanya diukur dalam watt per meter persegi, insolasi matahari rata-rata suatu area selama periode waktu yang lebih lama sering diberikan sebagai kilowatt jam per meter persegi per hari. Watt adalah satuan metrik standar daya, atau energi dari waktu ke waktu; satu watt daya sama dengan satu joule energi per detik. Satu kilowatt jam, istilah yang paling umum digunakan untuk pembangkit tenaga listrik, adalah energi yang cukup untuk menghasilkan output 1,000 watt selama satu jam, atau 3,600,000 joule (3.6 megajoule).
Semakin langsung suatu permukaan menghadap matahari, semakin tinggi insolasi mataharinya. Insolasi matahari maksimum dihasilkan ketika cahaya matahari mengenai sudut 90 derajat. Insolasi berkurang saat sudut menjadi lebih rendah, karena sudut yang lebih rendah menyebarkan jumlah energi radiasi yang sama ke area yang lebih luas. Inilah sebabnya mengapa daerah di sekitar ekuator Bumi, yang menerima sinar matahari paling langsung, adalah bagian terhangat di Bumi dan daerah kutub adalah yang terdingin. Ini juga menyebabkan perubahan musim, karena sumbu miring bumi berarti bahwa sudut sinar matahari yang mencapai bagian tertentu dari planet berubah sepanjang tahun. Ini juga mengapa suhu pada hari tertentu akan cenderung mencapai puncaknya sekitar tengah hari, ketika matahari berada di titik tertinggi di langit, dan kemudian menurun saat matahari turun lebih dekat ke cakrawala di kemudian hari.
Insolasi matahari total atmosfer luar bumi dari sinar matahari langsung rata-rata sekitar 1,366 watt per meter persegi pada sudut 90 derajat selama setahun, yang sebagian besar dalam bentuk cahaya tampak. Redaman sinar matahari saat melewati atmosfer mengurangi ini menjadi sekitar 1,000 watt per meter persegi pada sudut 90 derajat pada saat mencapai permukaan bumi. Angka ini terus turun saat seseorang bergerak ke lintang yang lebih tinggi dan menurun pada waktu siang hari lebih jauh dari siang hari, turun menjadi hampir tidak ada di malam hari. Insolasi rata-rata Bumi secara keseluruhan selama setahun adalah sekitar 250 watt per meter persegi.
Daerah pada garis lintang yang sama masih dapat memiliki perbedaan insolasi rata-rata yang signifikan karena faktor lokal. Insolasi suatu daerah dapat lebih dikurangi oleh kondisi atmosfer yang mengganggu sinar matahari, seperti awan atau kabut atmosfer. Insolasi naik di ketinggian yang lebih tinggi, karena ada lebih sedikit atmosfer untuk dilewati dan dilemahkan oleh radiasi matahari. Pengukuran jumlah penyinaran matahari di lokasi yang berbeda dapat dikompilasi untuk membuat peta khusus yang disebut peta insolasi.
Pembangkit listrik tenaga surya sangat bergantung pada insolation. Daerah gersang atau semi kering biasanya merupakan rumah bagi pembangkit listrik tenaga surya untuk meminimalkan gangguan radiasi matahari yang disebabkan oleh tutupan awan dan dibangun di ketinggian yang lebih tinggi jika memungkinkan. Panel surya fotovoltaik dipasang pada sudut yang dimaksudkan untuk membuat sinar matahari yang masuk mengenainya sedekat mungkin dengan sudut 90 derajat untuk memaksimalkan daya yang diterima. Sudut optimal untuk ini bervariasi sesuai dengan lokasi geografis dan waktu dalam setahun.
Insolasi suatu area juga dapat dimanfaatkan dalam desain bangunan. Misalnya, jendela besar di sisi bangunan yang menghadap khatulistiwa akan membiarkan lebih banyak cahaya dan panas selama musim dingin, ketika matahari rendah di langit, dan relatif lebih sedikit ketika tinggi di langit selama musim panas. Ini memoderasi suhu musiman yang ekstrem di dalam gedung, membuatnya lebih nyaman dan mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan untuk pemanas atau pendingin ruangan.