Vì ngoại quyển là lớp trên cùng của khí quyển Trái đất, không khí trong đó rất loãng khi nó từ từ tan ra ngoài không gian. Không khí trong ngoại quyển có nhiều điểm giống với chân không vũ trụ, và nó thường được đặc trưng bởi sự tồn tại của các khí nhẹ trong khí quyển như heli và hydro cùng với một lượng nhỏ oxy nguyên tử và carbon dioxide.
Hầu hết các vệ tinh, bao gồm cả Trạm vũ trụ quốc tế, quay quanh quỹ đạo ngay bên dưới hoặc bên trong ngoại quyển. Ngoại quyển cũng là lớp mà các phân tử và nguyên tử thoát vào không gian sâu. Lớp ngay trước ngoại quyển là khí quyển và ranh giới phân tách hai lớp này được gọi là nhiệt áp, ở độ cao khoảng 375 dặm so với Trái đất. Các nguyên tử và phân tử của khí trong khí quyển bên dưới ngoại quyển thường xuyên va chạm với nhau, nhưng các phân tử bên trong ngoại quyển hiếm khi va chạm vì chúng thường cách nhau hàng trăm dặm. Tuy nhiên, bất chấp khoảng cách rất lớn giữa các phân tử, ngoại quyển chịu nhiệt độ cao vì các phân tử bên trong nó chuyển động với vận tốc rất lớn.
Phần duy nhất của ngoại quyển có thể nhìn thấy từ Trái đất được gọi là geocorona. Các nguyên tử hyđrô phân tán bên trong thiên hà khiến nó có một tia bức xạ mờ nhạt.
