Mezosféra je termín používaný k definování části zemské atmosféry umístěné nad stratosférou a pod termosférou. Vrstva atmosféry charakterizovaná skutečností, že teplota se s rostoucí výškou snižuje, dokud nedosáhne přibližně 80 ° C, přibližně 80 kilometrů. Tato vrstva sahá od kontaktní zóny mezi stratosférou a mezosférou. Je důležité, aby na vědomí, že se jedná o třetí vrstva atmosféry Země, je nejchladnější část atmosféry.
Nízká hustota vzduchu v mezosféře určuje vznik turbulencí. Z tohoto důvodu si v této oblasti začínají kosmické lodě, které se vracejí na Zemi, všimnout větrů. V této oblasti je možné pozorovat padající hvězdy, které nejsou ničím jiným než meteority, které se rozpadly v termosféře.
Mezosféra se rozprostírá přibližně 50 km až 80 km a vyznačuje se poklesem teplot, dosahujícím 190–180 K ve výšce přibližně 80 km. Hranicí mezosféry v její horní oblasti je mezopauza, kterou lze považovat za nejchladnější místo přírodního původu na Zemi.
Přesná horní a dolní hranice mezosféry mohou být proměnlivé vzhledem k zeměpisné šířce, ve které se nachází, a podle ročního období, ale dolní hranice mezosféry se obvykle nachází ve výšce asi 50 km nad povrchem Země a mezopauza je obvykle asi 100 km, s výjimkou středních a vysokých zeměpisných šířek v létě, kde může sestupovat do výšky asi 85 km.
V této oblasti jsou koncentrace prvků, jako je ozon a vodní pára, prakticky zanedbatelné. Chemické složení vzduchu má silnou závislost na nadmořské výšce. Při velmi vysokých nadmořských výškách, zbytkové plyny začínají stratifikaci podle jejich molekulové hmotnosti, způsobené separací v důsledku účinku z gravitace.
