Jonosfera – zjonizowana warstwa atmosfery występująca powyżej 50–60 km nad powierzchnią Ziemi (do wysokości 1000 km) w termosferze.
Zawiera duże ilości plazmy. Plazma powstaje na skutek jonizacji cząsteczek gazów, obecnych w atmosferze pod wpływem promieniowania kosmicznego oraz ultrafioletowego promieniowania słonecznego lub przez reakcję wymiany ładunku (pomiędzy jonem a cząsteczką niezjonizowaną). W jonosferze następuje załamywanie, odbijanie, pochłanianie i polaryzacja fal radiowych. Zaburzenia w jonosferze wywołują zakłócenia w łączności radiowej. Jonosferę bada się, określając rozchodzenie się fal elektromagnetycznych w atmosferze, w tym specjalnie do tego celu konstruowanymi jonosondami.
Warstwy jonosfery thumb|300px|Warstwy jonosfery w nocy i w dzień Wraz z wysokością zmieniają się czynniki jonizacyjne oraz skład chemiczny i gęstość gazu atmosferycznego, dlatego też w jonosferze wyróżnić można kilka warstw, różniących się liczbą elektronów w jednostce objętości.