Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera).
La baja densidad del aire en la mesosfera determinan la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.
La mesosfera es la región donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, y no solo el freno aerodinámico.
Debido a que la mesosfera se encuentra por encima de la altitud máxima de globos y aviones, pero demasiado baja para los satélites artificiales, solo puede estudiarse con cohetes sonda durante tiempo limitado.
Por esta razón, es la zona peor entendida de la atmósfera y entre los científicos ha dado lugar al apodo humorístico ignorosfera.