Тривалість сонячного сяйва з одного боку є важливою характеристикою режиму сонячної радіації, а з другого боку – режиму хмарності. Тривалість сонячного сяйва виражається годинами за місяць чи рік, протягом яких прямі сонячні промені надходять на земну поверхню. Це дуже важливий елемент клімату місцевості.
Тривалість сонячного сяйва залежить від тривалості дня та хмарності. Тривалість дня, у свою чергу, залежить від географічної широти та пори року. Щільні хмари повністю затінюють Землю від прямих сонячних променів. Тривалість сонячного сяйва можна характеризувати кількістю годин, або відсотками від можливої тривалості. В останньому випадку добре видно, наскільки хмарність зменшує тривалість дії прямих сонячних променів.
Тривалість сонячного сяйва збільшується від полярних широт до тропіків. В Арктиці переважає хмарна погода, тому відносна тривалість сонячного сяйва не перевищує 25 % від можливого часу. У Північній Європі вона збільшується уже до 40 %. У Південній Європі прямі сонячні промені спостерігаються уже протягом 50-65 % від можливого. Найбільша тривалість сонячного сяйва спостерігається у тропічних пустелях. Так, наприклад, у штаті Арізона в середньому за рік вона становить 88 %, а в червні навіть досягає 97 %. Велика відносна тривалість сонячного сяйва спостерігається у Східній Антарктиді. У дощовому поясі Землі поблизу екватора вона зменшується до 35 %.
В абсолютних величинах тривалість сонячного сяйва в Європі протягом року змінюється від 1000-1200 годин на півночі Шотландії та півночі Євразії до 1843 у Києві, 2200 у Феодосії та Одесі та 2900 годин у Мадриді. У пустелях тривалість сонячного сяйва перевищує 3000 годин.
Тривалість сонячного сяйва в горах менша, ніж на рівнинах внаслідок посилення конвекції на схилах гір. Особливо це помітно у тропічних широтах. Взимку на значній висоті у горах сонце світить більше, ніж на рівнині. У цей час рівень конденсації розташований низько і шаруватоподібні хмари вкривають нижній пояс гір. У зв’язку з цим взимку дуже популярні гірські курорти. У Європі дні без прямих сонячних променів спостерігаються переважно взимку. У великих промислових центрах через забруднення атмосфери інколи тривалість сонячного сяйва на 20% менша, ніж на деякій відстані від них.