La termosfera consiste principalmente di ossigeno, azoto ed elio. Questo strato di atmosfera terrestre si trova al di sotto dell'esosfera e sopra la mesosfera, tra 56 e 621 miglia sopra la superficie della Terra.
I gas al di sotto della termosfera contengono diversi tipi di molecole e atomi che sono legati e mescolati insieme dalla turbolenza. Tuttavia, frequenti collisioni non sono comuni nella termosfera poiché i gas in questa regione vengono distrutti dai raggi X e dai fotoni ultravioletti del sole. Questi fotoni ad alta energia strisciano particelle di gas dei loro elettroni, che creano una regione di molecole e atomi caricata elettricamente.
La termosfera assorbe la maggior parte delle radiazioni UV e raggi X dal sole, che provocano un aumento delle temperature. Le temperature nella termosfera variano in base alla posizione all'interno della regione e ai livelli di attività del sole. Le temperature aumentano bruscamente nella parte inferiore della termosfera, quindi si appiattiscono e rimangono stabili nelle regioni media e superiore. La termosfera è di circa 360 gradi Fahrenheit più calda durante il giorno che di notte. Le temperature nella regione superiore variano da 930 gradi Fahrenheit a più di 3.600 gradi.
Poiché la termosfera si trova nell'atmosfera superiore, la pressione atmosferica della termosfera è minuscola rispetto a quella della superficie terrestre.
