La mesosfera, que convencionalmente se considera la región de la atmósfera terrestre superpuesta a la estratopausa, llega hasta unos 80-90 kilómetros de altura y se caracteriza por temperaturas extremadamente bajas (¡de hasta -130 ºC!).
La mesosfera está constituida por diversas capas de aire con densidad y presión rápidamente decrecientes, y con temperaturas significativamente variables. La disminución de la temperatura comienza a registrarse ya en la zona de la estratopausa y es correlacionable a la cada vez menor concentración de oxígeno presente en esta particular región y, por lo tanto, a la concentración de ozono que se forma a partir del oxígeno.