Die Mesosphäre schützt die Erde, indem sie Meteoriteneinschläge verhindert. Wenn Objekte aus dem Weltraum in die Atmosphäre gelangen, ist die Mesosphäre die erste dichte Gasregion, auf die sie treffen. Die meisten dieser Objekte verdampfen oder schmelzen, wenn sie mit atmosphärischen Gaspartikeln kollidieren.
Die Mesosphäre ist einer der am wenigsten untersuchten Teile der Erdatmosphäre. Dies liegt daran, dass sie über der maximalen Höhe für Flugzeuge oder Wetterballons liegt, jedoch unter der minimalen Höhe, damit ein Raumfahrzeug die Umlaufbahn aufrechterhält. Die einzige Möglichkeit, die Mesosphäre zu untersuchen, sind nicht orbitale Raketenflüge, sogenannte Höhenforschungsraketen.
Die Mesosphäre beginnt ungefähr 50 Meilen über der Erdoberfläche und endet ungefähr 100 Meilen über der Erde. Seine obere Grenze wird Mesopause genannt und ist der kälteste natürlich vorkommende Ort auf der Erde. Diese Temperaturen erreichen ein Tief von minus 226 Grad Fahrenheit.
Die unteren Ebenen der Mesosphäre beherbergen einzigartige Wetterphänomene. Nachtleuchtende Wolken sind die höchsten Wolken in der Erdatmosphäre und bilden sich am häufigsten um den Nord- und Südpol. In der Mesosphäre, viele Meilen über Gewitterwolken, bildet sich eine Form von Blitzen, die als Sprite bezeichnet werden. Die Mesosphäre weist auch eine höhere Konzentration an Eisen und anderen Metallmolekülen auf als der Rest der Atmosphäre; das liegt an den vielen Meteoren, die dort verdampfen.