La mésosphère est chauffée principalement par l’absorption du rayonnement ultraviolet (UV) du Soleil. Ce rayonnement est absorbé par les molécules d’oxygène et d’azote de la mésosphère, ce qui les fait vibrer et augmenter leur température. La chaleur est ensuite transférée à d’autres molécules de la mésosphère via des collisions.
En plus du rayonnement UV, la mésosphère est également chauffée par la dissipation de l'énergie des météores. Les météores sont de petits morceaux de roche ou de métal qui pénètrent dans l'atmosphère terrestre depuis l'espace. En voyageant dans l’atmosphère, ils entrent en collision avec des molécules d’air et perdent de l’énergie. Cette énergie est transférée à l’air ambiant, ce qui provoque son échauffement.
La combinaison du rayonnement UV et de l’échauffement des météores fait augmenter la température de la mésosphère avec l’altitude. La température au bas de la mésosphère est d'environ -90°C (-130°F), tandis que la température au sommet est d'environ -50°C (-58°F).
