Mesosfera conține diferite tipuri de gaze care sunt amestecate în aer și un strat de sodiu adânc. Majoritatea meteorilor din spațiu ard în acest strat. Un tip special de nori, numiți nori noctilucenți, se formează uneori lângă polonezii de nord și sud ai mezosferei și există, de asemenea, vânt puternic zonal (est-vest), valuri atmosferice, valuri interne de gravitație atmosferică și valuri planetare.
Mesosfera este stratul atmosferei Pământului care este direct deasupra stratopauzei și direct sub mezopauza. Mesosfera începe la 50 km (31 mile) deasupra suprafeței Pământului și ajunge la 85 km (53 mile) înălțime. În mezosferă, temperatura scade cu creșterea înălțimii. Cele mai scăzute temperaturi din atmosfera Pământului, cu minus 90 grade C (minus 130 grade F), se găsesc în apropierea vârfului acestui strat.
Oamenii de știință știu mai puțin despre mezosferă decât despre alte straturi ale atmosferei. Baloanele meteorologice și avioanele cu jet nu pot zbura suficient de mare pentru a ajunge la mezosferă, iar orbitele sateliților, pe de altă parte, sunt deasupra mezosferei. A fost accesată doar folosind rachete sonore. Rachetele de sondaj fac zboruri scurte care nu merg pe orbită. Prezența descărcărilor electrice sau a fulgerelor în mezosfera inferioară, denumite sprite roșii și jeturi albastre, nori noctilucenți și foarfece de densitate în stratul prost înțeleasă, sunt de interes științific actual.
