Die Stratosphäre (von lateinisch strātum, „Decke“ und altgriechisch σφαῖρα sphaîra, „Kugel“) ist die zweite Schicht der Erdatmosphäre. Sie liegt über der Troposphäre und ist Teil der Homosphäre.

Der Grenzbereich zwischen Stratosphäre und Troposphäre wird als Tropopause bezeichnet. Diese liegt in einer Höhe zwischen ungefähr 8 Kilometern an den geographischen Polen und circa 18 km am Äquator.

Über der Stratosphäre schließt sich die Mesosphäre an. Die Grenze ist die Stratopause in etwa 50 km Höhe. In der Stratosphäre nimmt die Temperatur im Mittel mit steigender Höhe zu, wobei diese Steigung in der unteren Stratosphäre, bis etwa 20 Kilometer, noch verschwindend gering ist.

Diese Temperaturzunahme mit der Höhe unterscheidet die Stratosphäre von den sie einschließenden Luftschichten. Verursacht wird dieser inverse Temperaturverlauf hauptsächlich durch das in der Stratosphäre befindliche Ozon, das UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht absorbiert und dabei Strahlungsenergie in Wärme umwandelt. Hierdurch wird ein erheblicher Anteil des UV Lichtes daran gehindert, bis zur Erdoberfläche durchzudringen.

Am stärksten ist die Aufheizung im Bereich der Ozonschicht, dort steigt die Temperatur von ca. –60 °C bis auf knapp unter 0 °C an.