Stratosféra leží mezi troposférou (sahající do výšky 8 km až 17 km) a výškou asi 50 km. V její spodní části, do výšky asi 20 km, se teplota vzduchu téměř nemění s výškou. Od uvedené hladiny teplota vzduchu se vzrůstem výšky roste a při horní hranici stratosféry dosahuje asi 0 °C - 20 °C. Tak vysoká teplota vzduchu souvisí s přítomností ozónu, který absorbuje většinu ultrafialového záření Slunce a tím chrání život na zemském povrchu.

Vzduch ve stratosféře je velmi řídký (hustota a tlak vzduchu s výškou od Země velmi rychle ubývá). Ve stratosféře se sluneční světlo již jen velmi málo rozptyluje na molekulách plynů. Obloha nemá proto známou modrou barvu, nýbrž je tmavě fialová až černá.

Ve stratosféře je velmi málo vodní páry, proto se v ní téměř netvoří oblaka. Není zde sníh ani déšť. Zato v ní vane velmi silný vítr zvláště v okolí s troposférou. Nad našim územím zde byly naměřeny hodnoty až 300 km/h.