Det tredje lag af Jordens atmosfære kaldes mesosfæren. Den strækker sig fra toppen af stratosfæren, omkring 50 km (31 mi) over havets overflade, til bunden af termosfæren, omkring 85 km (53 mi). Temperaturen i mesosfæren falder med højden og når et minimum på omkring -90 °C (-130 °F) ved mesopausen, som er den koldeste del af jordens atmosfære. Mesosfæren er meget tynd, og lufttrykket er meget lavt. Det er også meget roligt med lidt vind- eller vejraktivitet.