Область воздушной оболочки, простирающаяся от границы с тропосферой до высоты 82 км, называется стратосферой.
Между тропосферой и стратосферой имеется переходный слой мощностью 1—2 км, именуемый тропопаузой.
Различия между тропосферой и стратосферой чрезвычайно велики. Прежде всего в стратосфере резко преобладают горизонтальные перемещения воздуха: в нижнем слое (до 25 км) — с запада на восток, в верхнем— в обратном направлении. Так как и в тропосфере всюду выше 4 км господствует западный перенос, то западные ветры верхних слоёв тропосферы смыкаются с западными ветрами нижней стратосферы. Влажность стратосферы ничтожная.
Другая замечательная особенность стратосферы — своеобразное распределение температуры.
Таким образом, в стратосфере обнаруживается три изотермических слоя: самый мощный в нижней части, менее мощный в средней и самый тонкий на верхнем пределе стратосферы. Изотермические слои служат рубежами, между которыми заключены области прогрессивного повышения температуры с высотой (30—50 км и выше 83 км, т. е. уже за пределами стратосферы) и область её понижения (60—78 км). Высокие температуры в стратосфере, вследствие разрежённости последней, отображают не физиологически ощущаемое тепло, а лишь высокое значение средней скорости движения газовых молекул или атомов. Тело здесь не нагревалось бы, так как число частиц, ударяющих в него и передающих ему свою энергию, ничтожно мало (нагревание или охлаждение тела может здесь происходить только путём поглощения или испускания радиации).
Третьей особенностью стратосферы является заметная концентрация в ней озона (60 % всей его массы) на высоте от 15 до 35 км, т. е. в поясе мощностью 20 км. Наиболее общей причиной образования озона служит ультрафиолетовая радиация Солнца с длиной волны меньше 0,23μ. Под её воздействием молекулы O2 распадаются на атомы, причём эти атомы затем присоединяются к другим молекулам по схеме: молекула O2 + атом O = молекула O3.
Озон сильно поглощает ультрафиолетовую часть солнечного спектра в области волн длиной 0,2—0,3 μ, а радиацию короче 0,29 μ до земли вообще не пропускает. Поэтому слой озона для многих микроскопических живых существ играет роль подлинного защитного экрана от той части ультрафиолетовых лучей, которая оказывает на организмы угнетающее или смертельное действие.