金星和地球都围绕太阳转，金星是位于太阳和地球之间的行星，金星的轨道在地球轨道的内侧，在某些特殊时刻，地球、金星和太阳会出在一条直线上。这时候从地球上观测，金星就像一个小黑点镶嵌在太阳上，成为太阳表面的可见暗斑（遮蔽一小部分太阳对地辐射）并且在太阳表面缓慢移动。天文学家称这种现象为“金星凌日”。
 
金星凌日现象的时间通常以小时计（2004年和2012年的金星凌日持续的时间都超过6小时）。2012年6月6日“金星凌日”时我国大部分地区都处于最佳观测区。凌日类似于月球造成的日食。也因此，金星凌日又有小日食之称，不过其原理与日食不同。虽然金星的直径几乎是月球的4倍，但是因为它比月球更远离地球，并且通过太阳前方的速度也比月球慢，因此其在太阳前掠过时形状更小、速度更慢。
 
金星凌日可分为五个阶段：凌始外切、凌始内切、凌甚、凌终内切、凌终外切。通过观察金星凌日，科学家可以利用视差的原理计算太阳和地球之间的距离。
 
金星是地球的内行星，围绕太阳公转一圈需要224.701天，地球围绕太阳公转一圈需要365.256天。它俩的会合周期是583.92天。即金星连续两次下合日的时间间隔。
 
金星凌日是罕见但可以预测的天文现象。它们以243年的周期重复相同的模式。金星凌日发生的模式是“成双成对”的，相邻的“一对”金星凌日事件之间间隔8年，而不同的“两对”事件之间则有漫长的121.5年和105.5年的间隔。2004年之前的最后组金星凌日发生在1874年的12月和1882年12月。21世纪的首次金星凌日发生在2004年6月8日，第二次发生在2012年的6月6日。再下一次是2117年和2125年，间隔105年。这种周期性反应出地球和金星公转周期的8:13和243:395轨道共振的事实。
 
每种类型每隔243年出现一次，是因为地球上的243个恒星年（365.25636天）是88757.3天，金星上的395个恒星年（224.701天）是88756.9天。因此经过这个时间段后金星与地球差不多同时回到各自轨道上同一位置。
 
由于金星和地球环绕太阳的运行轨道不在同一个平面上，因此并不是每次金星下合日都会发生金星凌日现象。一般金星凌日可分为两种：一种是降交点的金星凌日，它发生在6月8日前后。届时，金星由北往南经过日面（黄道)；一种是升交点的金星凌日，它发生在12月10日前后，届时，金星由南往北经过日面（黄道）。金星凌日只能发生在这两个日期前后。
 
人们通常认为，降交点和升交点的金星凌日是成双成对交替出现的，在数量上是平分秋色的。其实不然，两者在数量上是不相等的，即降交点的金星凌日比升交点的多。从公元902年至1984年，共出现32次金星凌日，其中降交点金星凌日有18次，而升交点金星凌日只有14次。降交点金星凌日比升交点的多的原因就是降交点（6月8日前后）的金星凌日，金星距离地球较远，达4321万千米。而升交点的金星凌日，金星距离地球较近，只有3947万千米。在同等条件下，如果距离地球较远，金星凌日越容易被观测，发生的几率就越多。
 
金星凌日有着8年、243年和251年的周期。8年的周期等到于8个地球年（365.256天）、13个金星年（224.701天）和5个会合周期（583.92天）。243年的周期等于243个地球年、408个金星年和157个会合周期。任意选取8年，可得两次金星凌日，如1874年至1882年。任意选取243年，可得5次金星凌日，如1874年至2117年，任意选取251年，可得6次金星凌日，如1874年至2125年。两次金星凌日的间隔时间分别是：8年、121.5年、8年、105.5年、8年、121.5年、8年、105.5年，这样依次地排列下去。其中8、121.5、8、105.5之和等于243是金星凌日最基本和最稳定的周期。从金星凌日的长周期可看出，金星降交点（升交点）是自西向东移动的。2004的6月8日金星凌日比1761年6月6日金星凌日推迟了两天，即在243年中，金星的降交点向前（向东）移动了两天。
 
对于8年的金星周期，我国天文学家早在二千二百多年前就发现了。成书在西汉的《五星占》写道：“五出，为日八岁，而复与营室晨出东方。”这是说金星的五个会合周期恰好等到于八年，即金星在相隔八年会在相同的时间里重复相同的星座。这说明我国古代天文学家早已掌握了金星与地球的运行规律。从以上金星凌日的周期可看出，绝大多数人，一生中最多只可看到两次金星凌日，最少的一次也看不到，而仅有极少数人可以看到四次。