Uma vez que a exosfera é a camada superior da atmosfera da Terra, o ar nela é muito rarefeito à medida que desaparece lentamente no espaço sideral. O ar na exosfera tem várias semelhanças com o vácuo do espaço, e é geralmente caracterizado pela existência de gases atmosféricos leves como hélio e hidrogênio ao lado de vestígios de oxigênio atômico e dióxido de carbono.
A maioria dos satélites, incluindo a Estação Espacial Internacional, orbita imediatamente abaixo ou dentro da exosfera. A exosfera também é a camada por onde as moléculas e os átomos escapam para o espaço profundo. A camada imediatamente anterior à exosfera é a termosfera e o limite que as separa é conhecido como termopausa, que fica a cerca de 375 milhas acima da Terra. Os átomos e moléculas dos gases atmosféricos abaixo da exosfera estão freqüentemente em constante colisão uns com os outros, mas as moléculas dentro da exosfera raramente colidem porque geralmente estão a centenas de quilômetros de distância. No entanto, apesar da enorme distância entre as moléculas, a exosfera experimenta altas temperaturas porque as moléculas dentro dela se movem em velocidades muito altas.
A única parte da exosfera que é visível da Terra é conhecida como geocorona. Os átomos de hidrogênio espalhados dentro da geocorona fazem com que ela tenha um brilho fraco de radiação.
