Mesosfäär on atmosfäärikiht kõrgusel 40–50 kuni 80–90 km. Stratosfäärist seda eraldab stratopaus ja termosfäärist mesopaus. Õhutemperatuur selles kihis kõrgusega tõuseb, temperatuuri maksimum (umbes +50 °C) on kõrgusel umbes 60 km. Edasi toimub temperatuuri langus kuni −70 või −80 °C.

DžomolungmaTroposfäärTropopausStratosfäärSondpallMeteoorMesosfäärStratopausKármáni joonVirmalisedMesopausTermosfäärTermopausEksosfäär
Atmosfääri ehitus

Mesosfääris esinevad ja tavaliselt põlevad ära meteoorid.

Mesosfääris esinevad helkivad ööpilved.