热成层亦称热层或暖层。
范围
从中间层顶至800公里左右。
物质组成
密度很小，本层质量仅占大气总质量的百分之零点五。在120公里高度以上的空间，空气密度已小到声波难以传播的程度，在270公里高度上，空气密度约为地面空气的百亿分之一，在300公里的高度上，空气密度只及地面密度的千亿分之一，再向上空气就更稀薄了。
富含氧原子，空气处于高度电离状态。其中最强的电离层有两层，E层和F层。E层位于大约90-130公里，F层位于大约160-350公里。
气温垂直分布
随着高度的增高，气温迅速升高。在300公里高度上，气温可达1000摄氏度以上。这是这里的氧原子强烈吸收波长小于0.175微米的太阳紫外线的缘故。
人类应用
电离层具有反射无线电波的能力，人类利用它传播无线电讯号。
