A termosfera consiste principalmente de oxigênio, nitrogênio e hélio. Esta camada da atmosfera da Terra fica abaixo da exosfera e acima da mesosfera, entre 56 e 621 milhas acima da superfície da Terra.
Os gases abaixo da termosfera contêm diferentes tipos de moléculas e átomos que são unidos e misturados por turbulência. No entanto, colisões frequentes não são comuns na termosfera, pois os gases nesta região são separados por raios-X e fótons ultravioleta do sol. Esses fótons de alta energia retiram os elétrons das partículas de gás, o que cria uma região eletricamente carregada de moléculas e átomos.
A termosfera absorve a maior parte da radiação ultravioleta e de raios-X do sol, o que causa o aumento da temperatura. As temperaturas na termosfera variam com base na localização na região e nos níveis de atividade do sol. As temperaturas aumentam drasticamente na parte inferior da termosfera e, em seguida, achatam-se e permanecem estáveis nas regiões intermediária e superior. A termosfera é cerca de 360 graus Fahrenheit mais quente durante o dia do que à noite. As temperaturas na região superior variam de 930 graus Fahrenheit a mais de 3.600 graus.
Como a termosfera está localizada na alta atmosfera, a pressão atmosférica da termosfera é minúscula em relação à superfície da Terra.