La exosfera es la capa de transición entre la atmósfera y el espacio exterior, desde ~600 km hasta ~10.000 km. La densidad de partículas es tan baja que el recorrido libre medio (distancia entre colisiones) supera la escala de la propia capa.
Las partículas más ligeras (hidrógeno, helio) pueden alcanzar la velocidad de escape y perderse en el espacio (fuga atmosférica). Este proceso explica por qué la Tierra ha perdido la mayor parte de su hidrógeno original. Muchos satélites geoestacionarios (36.000 km) orbitan técnicamente en la exosfera. No tiene impacto directo en la meteorología de superficie.