thumb|180px|Warstwy atmosfery (bez zachowania skali) Przestrzeń kosmiczna – przestrzeń poza obszarem ciał niebieskich. Za granicę pomiędzy ziemską atmosferą a przestrzenią kosmiczną przyjmuje się wysokość 100 km nad powierzchnią Ziemi, gdzie przebiega umowna linia Kármána. Ściśle wytyczonej granicy między przestrzenią powietrzną a przestrzenią kosmiczną nie ma. Komitet do spraw Pokojowego Wykorzystywania Przestrzeni Kosmicznej i inne organy w ramach ONZ określają granicę na poziomie 80–100 km. Podobne wartości stosuje się w fizyce.
Charakteryzuje się występowaniem wysokiej próżni, co uniemożliwia rozchodzenie się w niej fal dźwiękowych oraz ogranicza wymianę cieplną do promieniowania cieplnego. Przestrzeń kosmiczną przenika ze wszystkich stron promieniowanie kosmiczne, w tym niebezpieczne dla życia promieniowanie jonizujące – fale elektromagnetyczne w zakresie promieniowania rentgenowskiego i promieniowania gamma oraz wysokoenergetyczne naładowane cząstki.