A mesosfera protege a Terra evitando os impactos de meteoros. Quando objetos do espaço entram na atmosfera, a mesosfera é a primeira região densa de gás que eles encontram. A maioria desses objetos vaporiza ou derrete ao colidir com partículas de gás atmosférico.
A mesosfera é uma das partes menos estudadas da atmosfera da Terra. Isso ocorre porque ele está acima da altitude máxima para aeronaves ou balões meteorológicos, mas abaixo da altitude mínima para que uma espaçonave mantenha a órbita. A única maneira de estudar a mesosfera é com voos de foguetes não orbitais, chamados de foguetes de sondagem.
A mesosfera começa aproximadamente 31 milhas acima da superfície da Terra e termina aproximadamente 62 milhas acima da Terra. Seu limite superior é chamado de mesopausa e é o local mais frio que ocorre naturalmente na Terra. Essas temperaturas atingem um mínimo de 226 graus Fahrenheit negativos.
Os níveis mais baixos da mesosfera são o lar de fenômenos climáticos únicos. Nuvens noctilucentes são as nuvens de maior altitude na atmosfera da Terra e mais frequentemente se formam em torno dos Pólos Norte e Sul. Uma forma de relâmpago chamada de sprite se forma na mesosfera, muitos quilômetros acima das nuvens de trovão. A mesosfera também tem uma concentração maior de ferro e outras moléculas de metal do que o resto da atmosfera; isso se deve aos muitos meteoros que vaporizam lá.