Poiché l'exosfera è lo strato più in alto dell'atmosfera terrestre, l'aria in essa è molto sottile mentre sfuma lentamente nello spazio. L'aria nella esosfera ha molteplici analogie con il vuoto dello spazio, ed è generalmente caratterizzato dall'esistenza di gas atmosferici leggeri come l'elio e l'idrogeno insieme a tracce di ossigeno atomico e di anidride carbonica.
La maggior parte dei satelliti, inclusa la Stazione Spaziale Internazionale, orbita immediatamente al di sotto o all'interno dell'esosfera. L'esosfera è anche lo strato in cui le molecole e gli atomi sfuggono nello spazio profondo. Lo strato immediato prima dell'esosfera è la termosfera e il confine che separa i due è noto come la termopausa, che si trova a circa 375 miglia sopra la Terra. Gli atomi e le molecole di gas atmosferici al di sotto dell'esosfera sono spesso in collisione costante tra loro, ma le molecole all'interno dell'esosfera si scontrano raramente perché sono di solito a centinaia di chilometri di distanza. Tuttavia, nonostante l'enorme distanza tra le molecole, l'esosfera sperimenta temperature elevate perché le molecole al suo interno si muovono a velocità molto elevate.
L'unica parte dell'esosfera visibile dalla Terra è conosciuta come geocorona. Gli atomi di idrogeno sparsi all'interno della geocorona causano un debole bagliore di radiazioni.
