A temperatura da exosfera não pode ser especificada. Isso ocorre porque a camada exosférica da atmosfera é quase um vácuo; a espessura do ar é insignificante. Por causa dessa fina camada de ar, o calor não pode ser transferido para as partículas de ar, mesmo se o ar estiver muito quente.
As partículas no ar na exosfera podem ser quentes, mas como a exosfera é quase um vácuo, a exosfera pareceria muito fria. Quando a luz do sol incide sobre as partículas de ar na atmosfera, elas podem ficar extremamente quentes; no entanto, as partículas não expostas à luz solar podem ser congelantes.