Tầng trung lưu được tạo thành từ các đám mây dạ quang, thủy triều khí quyển, thủy triều trọng lực và thủy triều hành tinh. Ít người biết hơn về tầng trung quyển vì nó khó nghiên cứu.
Tầng trung lưu là vùng khí quyển nằm giữa tầng bình lưu và khí quyển. Nó kéo dài từ 31 đến 53 dặm trên hành tinh. Khí cầu thời tiết và các loại máy bay khác không có khả năng bay đủ cao để xuyên thủng tầng trung lưu, gây khó khăn cho việc nghiên cứu.
Ngay cả các vệ tinh quay quanh tầng trung lưu cũng không thể đo trực tiếp các đặc điểm của lớp khí quyển này. Các nhà khoa học sử dụng các công cụ trên tên lửa âm thanh để lấy mẫu tầng trung lưu. Các chuyến bay này ngắn và không nhất quán, vì vậy tầng trung lưu vẫn bị che phủ trong bí ẩn.
Người ta biết rằng tầng trung lưu làm bốc hơi các thiên thạch, nhưng một số vật chất vẫn tồn tại khiến lớp khí quyển này có nồng độ cao của sắt và các nguyên tử kim loại khác. Những đám mây ở độ cao được gọi là "mây dạ quang" hay "mây trung quyển địa cực" hình thành trong tầng trung quyển gần các cực của hành tinh. Những đám mây này hình thành cao hơn nhiều so với những đám mây thông thường và đôi khi phóng điện giống như tia sét xuất hiện hàng chục dặm trên tầng đối lưu, nơi những đám mây giông được hình thành.
Cùng với nhau, tầng bình lưu và tầng trung lưu đôi khi được gọi là khí quyển ở giữa. Lực hấp dẫn và sóng hành tinh ảnh hưởng đến tầng trung lưu bằng cách mang năng lượng từ tầng đối lưu thấp hơn và tầng bình lưu để thúc đẩy lưu thông toàn cầu.
