Poslednej vrstve atmosféry pred vesmírnym priestorom hovoríme termosféra. Táto vrstva leží vo výške okolo 100km nad zemským povrchom a je rozdelená na dve časti – ionosféru a magnetosféru. V ionosfére spôsobuje slnečné žiarenie ionizáciu. Tak hovoríme tomu, keď častice dostanú elektricý náboj. Keď sa tieto nabité častice prebíjajú atmosférou, môžeme vidieť úsvitové svetlo. Ionosféra taktiež odráža rádiové vlny pre vysielanie na dlhé vzdialenosti. Nad ionosférou leží magnetosféra. Je to vnútorná hranica zemského magnetického poľa. Chová sa ako obrovský magnet a chráni Zem zachycovaním častíc s vysokou energiou. Termosféra má najnižšiu hustotu zo všetkých vrstiev. Hustota je vzájomná vzdialenosť molekúl v látke a keď sa vzdiaľujeme od Zeme, hustota atmosféry klesá. To znamená, že vzdialenosť medzi molekulami plynu sa zväčšuje. Na zemskom povrchu sú molekuly veľmi blízko od seba, ale na hranici termosféry sú od seba vzdialené. Na úplnom okraji termosféry ( hovoríme mu exosféra ) sú molekuly od seba už tak ďaleko, že atmosféra zvoľna mizne vo vesmíre. .