Mezosféra je termín používaný na definovanie časti zemskej atmosféry nachádzajúcej sa nad stratosférou a pod termosférou. Vrstva atmosféry charakterizovaná skutočnosťou, že s rastúcou výškou klesá teplota, až kým nedosiahne približne 80 ° C, približne 80 kilometrov. Táto vrstva siaha od kontaktnej zóny medzi stratosférou a mezosférou. Je dôležité, aby na vedomie, že sa jedná o tretia vrstva atmosféry Zeme, je najchladnejšia časť atmosféry.
Nízka hustota vzduchu v mezosfére určuje vznik turbulencie. Z tohto dôvodu v tejto oblasti si kozmické lode, ktoré sa vracajú na Zem, začnú všímať vetry. V tejto oblasti je možné pozorovať padajúce hviezdy, ktoré nie sú ničím iným ako meteoritmi, ktoré sa rozpadli v termosfére.
Mezosféra sa rozprestiera na približne 50 km až 80 km a vyznačuje sa poklesom teplôt, ktorý dosahuje nadmorskú výšku približne 80 km 190 - 180 K. Hranicou mezosféry v jej hornej oblasti je mezopauza, ktorú možno považovať za najchladnejšie miesto prírodného pôvodu na Zemi.
Presná horná a dolná hranica mezosféry môže byť premenlivá vzhľadom na zemepisnú šírku, v ktorej sa nachádza, a podľa ročného obdobia, ale dolná hranica mezosféry sa zvyčajne nachádza vo výške asi 50 km nad povrchom Zem a mezopauza sú obvykle asi 100 km, s výnimkou stredných a vysokých zemepisných šírok, kde môže v lete klesať do výšky asi 85 km.
V tejto oblasti sú koncentrácie prvkov ako ozón a vodná para prakticky zanedbateľné. Chemické zloženie vzduchu je silno závislé od nadmorskej výšky. Pri veľmi vysokých nadmorských výškach, sa odpadové plyny začínajú stratifikácii podľa ich molekulovej hmotnosti, spôsobené separáciou v dôsledku účinku z gravitácie.
