Мезосфе́ра (от греч.

μεσο- — «средний» и σφαῖρα — «шар», «сфера») — слой атмосферы на высотах от 40—50 до 80—90 км.
Характеризуется понижением температуры с высотой; максимум (0°C) температуры расположен на нижней границе, после чего температура начинает убывать до −70…−80 °C вблизи мезопаузы — переходного слоя к термосфере.
Термин принят Географическим и геофизическим союзом в 1951г.
Газовый состав мезосферы, как и расположенных ниже атмосферных слоёв, постоянен и содержит около 80 % азота и 20 % кислорода.
Мезосфера отделяется от нижележащей стратосферы стратопаузой, а от вышележащей термосферы — мезопаузой. Мезопауза в основном совпадает с турбопаузой.
Метеоры начинают светиться и, как правило, полностью сгорают в мезосфере.
Летом в средних и высоких широтах на высотах 78—94км из-за чрезвычайно низкой температуры воздуха иногда возникают серебристые облака.
Форма этих облаков свидетельствует о наличии на этих высотах волн с длиной до нескольких десятков км, а также крупных квазистандартных вихревых образований.
Для полётов мезосфера представляет собой своего рода « МЕРТВУЮ ЗОНУ » — воздух здесь слишком разрежен, чтобы поддерживать самолёты или аэростаты (на высоте 50км плотность воздуха в 1000 раз меньше, чем на уровне моря), и в то же время слишком плотен для полётов искусственных спутников на такой низкой орбите.
Прямые исследования мезосферы проводятся в основном с помощью суборбитальных метеорологических ракет; в целом мезосфера изучена хуже других слоёв атмосферы, в связи с чем учёные прозвали её «игноросферой».