Tầng trung lưu bảo vệ Trái đất bằng cách ngăn chặn các tác động của thiên thạch. Khi các vật thể từ không gian xâm nhập vào bầu khí quyển, tầng trung lưu là vùng khí dày đặc đầu tiên mà chúng gặp phải. Hầu hết các vật thể này bốc hơi hoặc tan chảy khi chúng va chạm với các hạt khí trong khí quyển.
Tầng trung lưu là một trong những phần ít được nghiên cứu nhất của bầu khí quyển Trái đất. Điều này là do nó nằm trên độ cao tối đa đối với máy bay hoặc khí cầu thời tiết, nhưng dưới độ cao tối thiểu để tàu vũ trụ duy trì quỹ đạo. Cách duy nhất để nghiên cứu tầng trung lưu là sử dụng các chuyến bay tên lửa không theo quỹ đạo được gọi là tên lửa âm thanh.
Tầng trung lưu bắt đầu cách bề mặt Trái đất khoảng 31 dặm và kết thúc ở phía trên Trái đất khoảng 62 dặm. Ranh giới trên của nó được gọi là trung bình, và là vị trí tự nhiên lạnh nhất trên Trái đất. Nhiệt độ này xuống thấp nhất là âm 226 độ F.
Các tầng thấp hơn của tầng trung lưu là nơi có các hiện tượng thời tiết độc đáo. Mây dạ quang là những đám mây có độ cao cao nhất trong bầu khí quyển của Trái đất, và thường hình thành xung quanh Bắc Cực và Nam Cực. Một dạng tia sét được gọi là sprite hình thành trong tầng trung lưu, cách những đám mây sấm sét nhiều dặm. Tầng trung lưu cũng có nồng độ sắt và các phân tử kim loại khác cao hơn phần còn lại của khí quyển; điều này là do nhiều thiên thạch bốc hơi ở đó.
