除了感受壮观和震撼以外，对于日食的观测也是有非常重大的科学意义的，尤其是对日全食的观测。
太阳的灿烂光辉，使它周围的天空变得非常明亮，以至于掩没了其他所有的天体。在这种背景下，对太阳自身以及它周围的空间进行观测和分析，显然都是非常困难的。日全食发生时则使人们有机会比较容易地进行这类工作。
首先，日全食时，平时难得一见的太阳色球层和日冕层直接展现在了我们面前，给天文学家提供了绝佳的研究它们的机会。通过对它们的研究，可以获得许多有关太阳的宝贵资料，了解太阳大气的组成、温度、结构以及太阳的活动等情况。
比如，早在1605年，开普勒就发现日全食时在太阳周围会出现淡淡的光芒。而1706年，巴黎天文台台长卡西尼就将这光芒称之为“冕”。可从那以后的180年里，人们都怀疑那光芒不是真实的太阳结构，而是由于阳光在太阳边缘散射，或者因为月球边缘大气受热不均（现在知道，月球根本没有大气），或者因为地球大气散射而引起的光学现象。直到后来光谱观测技术的兴起，通过某种方法拍摄天体的光谱，再分析光谱中的谱线，可以知道光源的化学组成——因为每种化学元素都有固定的一些谱线。科学家们利用日全食的短暂时间拍摄日冕的光谱，分析其谱线特征。通过多次日食的观测，终于证明日冕是太阳大气的真实组成部分。另外，当时人们还发现日冕光谱中有许多谜一般的无法证认的谱线，一开始以为是一种地球上没有的新元素并将其命名为“氪”，后来发现原来那只不过是已知元素的原子在高温稀薄的特殊状态下发出的谱线。
再比如，1868年，通过印度日全食时对色球和日珥的观测，科学家们发现了一条很亮的黄色谱线，这谱线和地球上当时已知的任何元素都不同，并且无法在实验室再现，因此有的科学家认为这是一种只有太阳上才有的元素，并将其命名为“氦”（源自希腊语helios，原意为“太阳”），但很多科学家并不认同。直到30年之后，另一位科学家在从钇铀矿得到一种气体样品之后，才在实验室再现了这条谱线，至此“氦”作为一种新元素的地位才得以巩固，并且也证明太阳并不神秘，并没有什么特别的元素是地球上没有的。
以上两个事例说明，对日全食的科学观测可以极大地加深我们对于这个世界的认识，同时可以大力推动其他相关学科的发展。
再有，日食可以为研究太阳和地球的关系提供良好的机会。太阳和地球有着极为密切的关系。当太阳上产生强烈的活动时，它所发出的远紫外线、X射线、微粒辐射等都会增强，能使地球的磁场、电离层发生扰动，并产生一系列的地球物理效应，如极光扰动、短波通讯中断等。在日全食时，由于月亮逐渐遮掩日面上的各种辐射源，从而引起各种地球物理现象发生变化，因此在日全食时进行各种有关的地球物理效应的观测和研究具有一定的实际意义，并且已成为日全食观察研究中的重要内容之一。
观测和研究日全食，还有助于研究有关天文、物理方面的许多课题。利用日全食的机会，可以寻找近日星和水星轨道以内的行星；可以测定星光从太阳附近通过时的弯曲，从而检验广义相对论，研究引力的性质；可以研究黄道附近的行星际尘埃的性质；可以研究地球大气的光学、结构、化学性质；可以研究生物钟对生物的影响；等等。
日全食发生时，科学家通常在以下几个方面开展科学研究工作。
（1）对太阳色球和日冕的光学及射电观测通过专业的观测设备测定色球和日冕的高分辨率光谱，以更好的了解色球和日冕的精细结构和化学成分，探索日冕加热机制等未解之谜。
（2）日全食时地球电离层的变化。
（3）日全食期间地球磁场及重力的变化。
作为一名天文爱好者，在观测日全食的时候，我们能做哪些工作呢？
日全食是非常壮观的天象，通常情况下，一个人一生中能看到一次都是不容易的，因此，作者认为如果你是第一次观看日全食，那么你首要的任务应该是欣赏日全食的美景及它带给我们的那种震撼。初亏开始的期待、全食开始时的激动、食甚过去后的回味是平时很难体验到的心情；美丽的贝利珠、玫瑰色的色球、银白色的日冕以及全食阶段周围环境的变化等都是需要我们关注的、欣赏的美丽景色。当然，如果你还能腾出时间，可以顺便拍摄一些日全食的照片，检验一下你的摄影水平，也为以后留作纪念。如果你是第二次或者第三次观看，而且在观测前已经设计了观测的项目，那么就按照前面我们介绍的观测方法来做。如果你想做些工作，又不知道该从哪儿着手，那我们可以给你一些建议，供你参考。
（1）观测地球磁场的变化情况。因为太阳对地球磁场有很大的影响，日全食发生时月球挡住了太阳，这时地球磁场应该会发生一些变化。
（2）观察日冕形状的变化。日冕的形状和太阳活动有很大的关系，通过观测日冕的形状并和以前的观测结果比较，可以了解太阳的活动情况。
（3）搜寻太阳附近的天体，如彗星、水内行星等，这可能有点难度，也许会没有收获，但作为一个观测项目还是值得尝试。
（4）观察动物的反应。每个动物都有自己的生物钟，选择几种有代表性的动物，观察日全食发生时它们的反应。
（5）影带的观测。在日面被全部遮住的先后几分钟，月牙状的日面会在地面产生一种明暗交替的影子，观察影带的宽度、移动速度等，进行分析。
（6）按照前面我们给出的观测方法，选定拍摄目标，可以拍摄出日全食不同阶段的照片，也可以拍摄周围环境的变化情况。例如，日食过程的放大摄影、内外日冕摄影、日珥放大摄影、食甚时全天景观摄影、风景摄影等等。但不论拍摄什么，都需要提前做好充分的准备。各次演练，否则到时候手忙脚乱的。很难得到满意的结果。
（7）通过准确记录全食的时间，确定观测位置后可推算月球和太阳的距离。以上列出的几个项目只是比较简单的容易操作的小课题，但是有助于我们对日全食的观测和理解，读者也可以根据自己的理解设计一些观测项目。总之，对于日食的观测和研究对于许多学科都有着重要的意义。