Mezosfer, gezegenimizin atmosferindeki üçüncü ana katmandır. Stratosferin hemen üzerinde başlar ve Termosferin altına kadar uzanır. Kabaca 50 kilometre yükseklikten başlar ve yaklaşık 80-85 kilometreye kadar devam eder.
Bu katmanın en belirgin özelliği, yukarı doğru çıktıkça sıcaklığın dramatik bir şekilde düşmesidir. Mezosferin en üst sınırı olan mezopoz, Dünya atmosferinin bilinen en soğuk noktasıdır; sıcaklıklar burada kış aylarında -90°C'nin altına bile düşebilir. Bu aşırı soğuk, onu diğer katmanlardan ayıran kilit bir özelliktir.
Mezosfer, atmosferin en az keşfedilmiş bölgelerinden biridir. Bunun nedeni, atmosfer balonları için çok yüksek, ancak uydular için de atmosferik sürüklenmenin hala önemli olduğu, kararsız bir yörünge bölgesi olmasıdır. Bilimsel araştırmalar için genellikle özel olarak tasarlanmış sounding roketleri veya güçlü yer tabanlı radar (LIDAR) sistemleri kullanılır. Kendi tecrübelerimden biliyorum ki, bu katmandan doğru ve detaylı veri toplamak hem teknolojik hem de lojistik açıdan oldukça zorlayıcıdır, bu yüzden bazen "ignorosphere" (cahillik küresi) olarak da anılır. Ancak bu, onu daha az önemli yapmaz; aksine, atmosferin genel dengesi ve Dünya'nın uzayla olan etkileşimi açısından hayati bir rol oynar.