A termosfera é tão quente porque absorve uma grande quantidade da radiação ultravioleta e de raios X que vem do sol para a Terra, convertendo-a em calor. Sua temperatura é extremamente variável, com base em ambos a hora do dia e a atividade do sol.
As temperaturas dentro da termosfera aumentam em níveis mais elevados até que se torne um tanto estável até a termopausa, o fim da termosfera e o início da exosfera. Nos níveis superiores, as temperaturas típicas da termosfera são geralmente entre 900 graus e 3.600 graus Fahrenheit. Essa temperatura geralmente é cerca de 400 graus Fahrenheit mais quente durante o dia do que à noite. Fica cerca de 900 graus Fahrenheit mais quente quando o sol está muito ativo do que quando está inativo.
A termosfera é considerada parte da atmosfera, mas é extremamente fina e possui componentes diferentes dos da atmosfera inferior. Em vez da mistura de gases encontrada na baixa atmosfera, diferentes elementos tendem a estar em diferentes regiões da termosfera. Além disso, as moléculas de gás tendem a se dissociar em átomos individuais, de modo que os gases na termosfera são, em grande parte, oxigênio atômico, nitrogênio atômico e hélio. Esses gases são freqüentemente atingidos pela radiação ionizante do sol, removendo elétrons deles.
