de stratosfeer bevindt zich boven de troposfeer en strekt zich uit tot ongeveer 50 km. Boven de tropopauze en de isothermische laag in de lagere stratosfeer neemt de temperatuur toe met de hoogte. Temperaturen tot 0 °C (32 °F) worden waargenomen in de buurt van de top van de stratosfeer. De waargenomen stijging van de temperatuur met de hoogte in de stratosfeer resulteert in een sterke thermodynamische stabiliteit met weinig turbulentie en verticale menging. De warme temperaturen en de zeer droge lucht zorgen voor een bijna wolkvrij volume., De zeldzame wolken die zich voordoen worden nacreous, of parelmoer, wolken genoemd vanwege hun opvallende iridescence, en ze lijken te bestaan uit zowel ijs en onderkoeld water. Deze wolken vormen zich tot een hoogte van 30 km.
het patroon van temperatuurstijging met de hoogte in de stratosfeer is het resultaat van zonneverwarming aangezien ultraviolette straling in het golflengtebereik van 0,200 tot 0,242 micrometer diatomaire zuurstof (O2) dissocieert. De resulterende gehechtheid van enige zuurstofatomen aan O2 produceert ozon (O3)., Natuurlijke stratosferische ozon wordt voornamelijk geproduceerd in de tropische en middelste breedtegraden. Regio ’s met bijna volledige aantasting van de ozonlaag, die zich in het voorjaar in Antarctica hebben voorgedaan, worden geassocieerd met nacreous clouds, chloorfluorkoolstoffen (CFK’ s) en andere verontreinigende stoffen afkomstig van menselijke activiteiten. Deze gebieden zijn beter bekend als ozongaten. Ozon wordt ook naar beneden getransporteerd naar de troposfeer, voornamelijk in de buurt van het poolfront.,de stratopauze sluit de top van de stratosfeer af en scheidt deze van de mesosfeer in de buurt van 45-50 km hoogte en een druk van 1 millibar (ongeveer gelijk aan 0,75 mm Mercurius bij 0 °C, of 0,03 inch Mercurius bij 32 °F). In de mesosfeer neemt de temperatuur weer af met toenemende hoogte. In tegenstelling tot de situatie in de stratosfeer zijn verticale luchtstromen in de mesosfeer niet sterk geremd. Ijskristalwolken, noctilucente wolken genoemd, vormen zich af en toe in de bovenste mesosfeer., Boven de mesopauze, een gebied dat zich voordoet op hoogtes in de buurt van 85 tot 90 km (50 tot 55 mijl), neemt de temperatuur weer toe met de hoogte in een laag genaamd de thermosfeer.