Die Exosphäre ist die äußerste Schicht der Erdatmosphäre. Ihre Untergrenze liegt je nach Definition und Sonnenaktivität in mehreren hundert Kilometern Höhe. Eine scharfe Obergrenze gibt es nicht: Die Atmosphäre wird immer dünner und geht allmählich in den Weltraum über.
In der Exosphäre befinden sich nur noch sehr wenige Teilchen, vor allem Wasserstoff und Helium. Die Abstände zwischen ihnen sind so groß, dass sich die Schicht kaum noch wie ein gewöhnliches Gas verhält. Einige Teilchen können schließlich vollständig ins All entweichen.
Die Exosphäre ist für die Forschung besonders interessant, weil sie den Übergangsbereich zwischen Erde und Weltraum bildet und auf Einflüsse der Sonne reagiert.