Μεσόσφαιρα, ονομάζεται το τρίτο από της επιφάνειας της Γης στρώμα της ατμόσφαιρας, το μετά δηλαδή της Τροπόσφαιρας και της Στρατόσφαιρας στρώμα που αρχίζει από την «στρατόπαυση», περίπου τα 60χλμ ύψος και καταλήγει στο ανώτερο σημείο τα 80χλ. όπου και η μεσόπαυση,(θεωρητική ζώνη οριοθέτησης, ελάχιστου πάχους). Το επόμενο στρώμα είναι η θερμόσφαιρα.

Η Θερμοκρασία πάνω από τη στρατόσφαιρα ελαττώνεται κατά το ύψος μέχρι τα 80χλμ. όπου και λαμβάνει τιμές μέχρι -90° C περίπου. Γι΄ αυτό και γενικά η περιοχή της ατμόσφαιρας που συμβαίνει η ελάττωση αυτή της θερμοκρασίας ονομάζεται μεσόσφαιρα.

Η Μεσόσφαιρα είναι το μεσαίο στρώμα της ατμόσφαιρας. Το ανώτερο όριο της Μεσόσφαιρας είναι η Μεσόπαυση με θερμοκρασία -92° C έως -150° C. Εξ αυτού θεωρείται και η ψυχρότερη περιοχή της ατμόσφαιρας.