Mezosfera składa się z nocnych chmur, przypływów atmosferycznych, pływów grawitacyjnych i pływów planetarnych. Mniej wiadomo o mezosferze, ponieważ trudno ją studiować.
Mezosfera to obszar atmosfery położony pomiędzy stratosferą i termosferą. Rozciąga się od 31 do 53 mil powyżej planety. Balony meteorologiczne i inne statki powietrzne nie są w stanie latać wystarczająco wysoko, aby przeniknąć do mesosfery, co utrudnia studiowanie.
Nawet satelity krążące nad mesosferą nie mogą bezpośrednio mierzyć cech tej warstwy atmosfery. Naukowcy używają instrumentów na sondujących rakietach, aby przetestować mezosferę. Loty te są krótkie i niekonsekwentne, więc mezosfera pozostaje spowita tajemnicą.
Wiadomo, że mezosfera paruje meteory, ale część materiału utrzymuje się, aby ta warstwa atmosfery miała wysokie stężenie żelaza i innych atomów metalu. Chmury wysokogórskie zwane "noctilucent clouds" lub "polar mesospheric clouds" tworzą się w mezosferze w pobliżu biegunów planety. Chmury te formują się znacznie wyżej niż zwykłe chmury, a czasami wyładowania elektryczne przypominające błyskawice pojawiają się dziesiątki kilometrów nad troposferą, gdzie powstają chmury burzowe.
Razem stratosfera i mezosfera są czasem określane jako środkowa atmosfera. Grawitacja i fale planetarne wpływają na mezosferę, przenosząc energię z niższej troposfery i stratosfery, aby napędzać globalny obieg.
