Hạt nhân sao chổi là phần rắn, trung tâm của sao chổi, thường được gọi là quả cầu tuyết bẩn hoặc quả cầu bẩn băng giá. Một hạt nhân sao chổi bao gồm đá, bụi và khí đông lạnh. Khi được Mặt Trời làm nóng, các loại khí sẽ thăng hoa và tạo ra một bầu không khí xung quanh hạt nhân được gọi là đầu sao chổi. Lực tác động lên đầu sao chổi bởi áp lực bức xạ của mặt trời và gió mặt trời tạo ra một cái đuôi khổng lồ, hướng ra xa Mặt Trời. Một hạt nhân sao chổi điển hình có chỉ số albedo 0,04.[1] Chỉ số này cho thấy hạt nhân này có màu đen hơn than đá, và có thể do bụi che phủ.[2]Kết quả từ các tàu không gian Rosetta và Philae cho thấy hạt nhân của sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko không có từ trường, cho thấy từ tính có thể không đóng một vai trò trong sự hình thành sớm của các vi thể hành tinh.[3][4] Hơn nữa, quang phổ ALICE trên Rosetta xác định rằng các electron (trong vòng 1 km (0,62 dặm) trên hạt nhân sao chổi) được tạo ra từ quá trình quang hóa các phân tử nước bằng bức xạ mặt trời, chứ không phải photon từ Mặt Trời như các quan niệm trước đó, phải chịu trách nhiệm cho sự xuống cấp của các phân tử nước và carbon dioxit được giải phóng từ hạt nhân sao chổi tới đầu sao chổi.[5][6] Vào ngày 30 tháng 7 năm 2015, các nhà khoa học đã báo cáo rằng phi thuyền Philae, đã đáp xuống sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko vào tháng 11/2014, và phát hiện ít nhất 16 hợp chất hữu cơ, trong đó bốn hợp chất (bao gồm acetamide, acetone, methyl isocyanate và propionaldehyde) được phát hiện lần đầu tiên trên sao chổi.[7][8][9]