Tầng trung lưu chứa các loại khí khác nhau được trộn lẫn trong không khí và một lớp natri sâu. Hầu hết các thiên thạch từ không gian đều bốc cháy ở lớp này. Một loại mây đặc biệt, được gọi là mây dạ quang, đôi khi hình thành gần các cực Bắc và Nam của tầng trung lưu, và cũng có gió địa đới mạnh (đông-tây), thủy triều trong khí quyển, sóng trọng lực trong khí quyển và sóng hành tinh.
Tầng trung lưu là lớp của khí quyển Trái đất nằm ngay trên tầng tạm dừng và ngay bên dưới tầng trung lưu. Tầng trung lưu bắt đầu ở độ cao 50 km (31 dặm) so với bề mặt Trái đất và lên đến độ cao 85 km (53 dặm). Trong tầng trung lưu, nhiệt độ giảm khi độ cao tăng lên. Nhiệt độ lạnh nhất trong bầu khí quyển của Trái đất, khoảng âm 90 độ C (âm 130 độ F), được tìm thấy ở gần trên cùng của lớp này.
Các nhà khoa học biết ít hơn về tầng trung lưu so với các lớp khác của khí quyển. Khí cầu thời tiết và máy bay phản lực không thể bay đủ cao để đạt đến tầng trung lưu, và quỹ đạo của các vệ tinh, mặt khác, ở trên tầng trung lưu. Nó chỉ được truy cập bằng cách sử dụng tên lửa âm thanh. Tên lửa phát ra âm thanh khiến các chuyến bay ngắn không đi vào quỹ đạo. Sự hiện diện của phóng điện hoặc sét trong tầng dưới của tầng trung quyển, được gọi là các đốm màu đỏ và tia lửa màu xanh lam, các đám mây dạ quang và các vết cắt mật độ trong lớp chưa được hiểu rõ là mối quan tâm của khoa học hiện nay.
