Atmosfērā atrodas virs stratosfērā un stiepjas no stratopause, apmēram 50 km augstumā līdz mesopause pie 85–95 km mezosfēra raksturo samazinoties temperatūrai pieaugot augstumam, atspoguļojot samazinās Saules ultravioletā starojuma absorbcijas ar ozonu reģionā. Mezosfēra daudzas funkcijas vēl aizvien nav pietiekami izprasta, jo in-situ mērījumi ir grūti. Reģionā ir pārāk liels balons operācijām un pārāk zemo satelītus orbītā. Raķetes, bet noderīgs, parasti ceļo pārāk strauji cauri reģionam, lai iegūtu ticamu mērījumu. Sk. atmosfēras čaumalu.