La mesosfera és el terme que s'utilitza per definir a la part de l'atmosfera terrestre situada per sobre de l'estratosfera i per sota de la termosfera. Capa de l'atmosfera que es caracteritza perquè la temperatura va disminuint a mesura que l'altura va augmentant, fins que arriba a uns 80 ° C, a uns 80 quilòmetres aproximadament. Aquesta capa s'estén des d'una zona de contacte entre l'estratosfera i la mesosfera. És important assenyalar que aquesta és la tercera capa de l'atmosfera de la Terra, sent la zona més freda de l'atmosfera.
La baixa densitat que presenta l'aire en la mesosfera determina la formació de turbulències. Per això, en aquesta regió les naus espacials que tornen a la Terra comencen a notar els vents. En aquesta zona és possible observar els estels fugaços, que no són altra cosa que meteorits que s'han desintegrat en la termosfera.
La mesosfera s'estén per aproximadament entre els 50 km fins als 80 km i està caracteritzada per un decrement de les temperatures, arribat als 190-180 K a una altitud d'aproximada de 80 km. El límit de la mesosfera a la seva regió superior és la mesopausa, el qual pot considerar-se com el lloc més fred d'origen natural a la Terra.
Els límits exactes superior i inferior de la mesosfera poden ser variables pel que fa a la latitud en què s'ubiqui i amb la temporada, però el límit inferior de la mesosfera en general es troba a una altura d'uns 50 km sobre la superfície de la Terra i la mesopausa és en general prop de 100 km, amb excepció de les latituds mitjanes i altes a l'estiu, on pot arribar a descendir fins a una altura d'uns 85 km.
En aquesta zona les concentracions d'elements com el ozó i vapor d'aigua són, pràcticament, menyspreables. Per la seva banda la composició química de l'aire té una forta dependència respecte a l'altitud. A altituds molt altes, els gasos residuals comencen a estratificar-d'acord a la seva massa molecular d'aquests, provocat per una separació per efecte de la gravetat.
