La regione dell'atmosfera disteso sopra la stratosfera e si estende dalla stratopause a circa 50 chilometri di altezza per la mesopausa a 85–95 km. La mesosfera è caratterizzata dalla diminuzione di temperatura con l'aumento di altezza, che riflette la diminuzione assorbimento della radiazione ultravioletta solare dall'ozono. Molte caratteristiche della mesosfera rimangono capiti male poiché le misurazioni in loco sono difficili. La regione è troppo alto per le operazioni di palloncino e troppo basso per i satelliti ad orbita. Razzi, mentre utile, solito viaggiano troppo rapidamente attraverso la regione di produrre misure affidabili. Vedere shell atmosferica.