La mesosfera contiene diversi tipi di gas che si mescolano nell'aria e uno strato di sodio profondo. La maggior parte delle meteore dello spazio bruciano in questo strato. Un tipo speciale di nuvole, chiamate nuvole nottilucenti, a volte si forma vicino ai poli nord e sud della mesosfera, e ci sono anche forti venti zonali (est-ovest), maree atmosferiche, onde gravitazionali atmosferiche interne ed onde planetarie.
La mesosfera è lo strato dell'atmosfera terrestre direttamente sopra la stratopausa e direttamente sotto la mesopause. La mesosfera inizia a 50 km (31 miglia) sopra la superficie terrestre e raggiunge un'altezza di 85 km (53 miglia). Nella mesosfera, la temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altezza. Le temperature più fredde nell'atmosfera terrestre, circa meno 90 gradi C (meno 130 gradi F), si trovano vicino alla parte superiore di questo strato.
Gli scienziati sanno meno della mesosfera rispetto ad altri strati dell'atmosfera. I palloni meteorologici e gli aerei a reazione non possono volare abbastanza in alto da raggiungere la mesosfera, e le orbite dei satelliti, d'altra parte, sono al di sopra della mesosfera. È stato utilizzato solo usando razzi sonda. I razzi sonori effettuano voli brevi che non entrano in orbita. La presenza di scariche elettriche o fulmini all'interno della mesosfera inferiore, chiamate sprite rosse e getti blu, nuvole nottilucenti e barriere di densità all'interno di uno strato poco compreso sono di attuale interesse scientifico.
