热层（英文名：Thermosphere），又称为电离层，是指中间层顶到距地面约800公里的高度之间的高温大气层。热层内的空气极为稀薄，其质量仅占大气总质量的0.5%。[1][2] 在热层层内，温度始终随高度增加；大气虽处于高度电离状态，仍有相当多的中性分子和原子。热层没有明显的顶部，通常把热层温度趋于常数的起始高度称为热层顶。热层顶的高度也随着太阳活动的强、弱而变化。热层的高纬度地区经常会出现一种辉煌瑰丽的大气光学现象——极光。[1] 热层层中空气很稀薄，空气分子在太阳紫外线和宇宙射线的作用下变成离子和自由电子，空气处于高度的电离状态，因此，其导电性比对流层要大十亿倍，它能反射无线电波。短波无线电通讯得以进行，热层层的存在是一个重要条件。[2] 层级分布
中间层顶（约85千米）至250km（在太阳宁静期）或500km左右（太阳活动期）之间的大气层。热层又称暖层。从热层底部向上，大气温度迅速增加，达到温度梯度消失时的高度，即为热层顶。