mały|300px|Pionowy podział atmosfery ziemskiej z zachowaną skalą wysokości Mezosfera – warstwa atmosfery planety, w której temperatura maleje z wysokością, a która nie przylega do powierzchni. Jest położona nad stratosferą, od której dzieli ją stratopauza, a pod termosferą, od której oddziela ją mezopauza. Jeśli planeta nie ma stratosfery, mezosfera może sąsiadować z troposferą (przez tropopauzę), w której wszakże gradient temperatury jest inny.
Mezosfera ziemska mały|Polarne chmury mezosferyczne nad Azją widoczne z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Ziemska mezosfera znajduje się na wysokości od 45–50 do 85–90 km, między stratosferą a termosferą. Temperatura powietrza maleje w niej o 2,3 °C/km od ok. 0 °C, osiągając na górnej granicy −80, −90 °C, a nawet niższe wartości. Ilość głównych składników powietrza: tlenu i azotu, a także dwutlenku węgla w mezosferze jest niemal identyczna jak w niżej leżących warstwach atmosfery ziemskiej. Najważniejszą różnicą pomiędzy mezosferą a niższymi warstwami jest bardzo mała gęstość powietrza, znikoma zawartość pary wodnej i obecność ozonu. W górnej części mezosfery można czasami w nocy zaobserwować tzw. obłoki srebrzyste, znane też jako polarne chmury mezosferyczne;