【中间层】（mesosphere）处于平流层和热层之间的大气层。从平流层顶到 85km高度间，温度随高度增加而降低到-90度，有空气的水平和垂直运动。流星就是这一层出现。

夏季，极地上空在中间层上因强上升气流运动，能生成浓度极低的薄云。有时在高纬度、夏季、黄昏时有夜光云出现。中间层内因臭氧含量低，同时，能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收，所以温度垂直递减率很大，对流运动强盛。

该层与电离层下部重叠，在这里由于太阳辐射，使很多气体分子电离，以正、负离子的形态存在，这一电离度很高的层次对无线电波通信有很大影响。中间层顶附近的温度约为190K，空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离，习惯上称为电离层的D层。