Η μεσόσφαιρα είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να ορίσει το μέρος της ατμόσφαιρας της Γης που βρίσκεται πάνω από τη στρατόσφαιρα και κάτω από τη θερμόσφαιρα. Το στρώμα της ατμόσφαιρας χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η θερμοκρασία μειώνεται καθώς αυξάνεται το ύψος, έως ότου φτάσει περίπου τους 80 ° C, στα περίπου 80 χιλιόμετρα. Αυτό το στρώμα εκτείνεται από μια ζώνη επαφής μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτό είναι το τρίτο στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης, είναι το πιο κρύο μέρος της ατμόσφαιρας.
Η χαμηλή πυκνότητα του αέρα στη μεσόσφαιρα καθορίζει το σχηματισμό στροβιλισμού. Για το λόγο αυτό, σε αυτήν την περιοχή το διαστημικό σκάφος που επιστρέφει στη Γη αρχίζει να παρατηρεί τους ανέμους. Σε αυτήν την περιοχή είναι δυνατόν να παρατηρηθούν αστέρια που δεν είναι τίποτα περισσότερο από μετεωρίτες που έχουν αποσυντεθεί στη θερμόσφαιρα.
Η μεσόσφαιρα εκτείνεται για περίπου 50 km έως 80 km και χαρακτηρίζεται από μείωση των θερμοκρασιών, φτάνοντας τα 190-180 K σε υψόμετρο περίπου 80 km. Το όριο της μεσόσφαιρας στην άνω περιοχή της είναι η μεσοπάθεια, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως το πιο κρύο μέρος φυσικής προέλευσης στη Γη.
Τα ακριβή ανώτερα και κατώτερα όρια της μεσόσφαιρας μπορούν να μεταβληθούν σε σχέση με το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκεται και με την εποχή, αλλά το κατώτερο όριο της μεσόσφαιρας βρίσκεται συνήθως σε ύψος περίπου 50 χλμ. Πάνω από την επιφάνεια Η Γη και η μεσοπάθεια είναι γενικά περίπου 100 χλμ, με εξαίρεση τα μεσαία και υψηλά γεωγραφικά πλάτη το καλοκαίρι, όπου μπορεί να κατέβει σε ύψος περίπου 85 χλμ.
Σε αυτήν την περιοχή οι συγκεντρώσεις στοιχείων όπως το όζον και οι υδρατμοί είναι πρακτικά αμελητέες. Από την πλευρά της, η χημική σύνθεση του αέρα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το υψόμετρο. Σε πολύ μεγάλα υψόμετρα, τα εναπομένοντα αέρια αρχίζουν να στρωματοποιούνται σύμφωνα με τη μοριακή τους μάζα, που προκαλείται από διαχωρισμό λόγω της επίδρασης της βαρύτητας.
