Troposferin üst sınırından itibaren 25-30 km yüksekliğe kadar çıkar. Bu katmanda su buharı olmadığı için iklim olayları görülmez. Yatay hava hareketleri görüldüğü için dikey yönde sıcaklık değişimi yok denecek kadar azdır. Ekvator üzerinde sıcaklık -80°C civarında iken, kutuplarda -50°C civarındadır. Stratosferin üst bölümlerinde sıcaklık +50°C’ye kadar çıkar. Bunun nedeni morötesi ışınların bu bölgede emilmesidir. Ozon katmanının oluşması da zaten bu sürecin bir sonucudur. Yeryüzünde yaşam için gerekli olan ozon, stratosferin bu üst katmanlarında üretilir. Stratosferde gözlenen ısı değişmelerinin ise mevsimlere bağlı olduğu belirlenmiştir.

Ekvator ile kutuplar arasındaki sıcaklık farkından dolayı, Ekvatordan kutuplara doğru kuvvetli hava akımları oluşur. Jet rüzgârları adı verilen bu hava akımlarının saatteki hızları 500 km’ye kadar ulaşır.