Termosfer çok sıcak, çünkü güneşten Dünya'ya gelen çok miktarda ultraviyole ve röntgen ışınımını emiyor, ısıya dönüştürüyor. Sıcaklığı, her ikisine de bağlı olarak oldukça değişkendir. günün saati ve güneşin aktivitesi.
Termosfer içindeki sıcaklıklar, termopoza, termosferin sonuna ve exosferin başlangıcına kadar bir miktar sabitleninceye kadar daha yüksek seviyelerde artar. Üst seviyelerde, termosferin tipik sıcaklıkları genellikle 900 derece ile 3.600 derece Fahrenheit arasındadır. Bu sıcaklık genellikle gündüzleri, geceleri olduğundan, yaklaşık 400 derece Fahrenheit sıcaktır. Güneşin aktif olmadığı zamandan çok aktif olduğu zamanlarda, 900 derece Fahrenheit sıcaktır.
Termosfer atmosferin bir parçası olarak kabul edilir, ancak aşırı incedir ve düşük atmosferden farklı bileşenlere sahiptir. Düşük atmosferde bulunan gazların karışımından ziyade, farklı elementler termosferde farklı bölgelerde olma eğilimindedir. Ek olarak, gaz molekülleri ayrı ayrı atomlara ayrılma eğilimindedir, böylece termosferdeki gazlar büyük ölçüde atomik oksijen, atomik azot ve helyumdur. Bu gazlar, güneşten gelen iyonize radyasyon yayılarak, elektronları onlardan çıkartarak sıkça çarpılır.