Die Stratosphäre (v. griechisch stratum: Decke, sphaira: Kugel) ist die zweite Schicht einer Atmosphäre nach der Troposphäre. Die Temperatur ist in vertikaler Richtung konstant.
Ihre untere Begrenzung nennt man Tropopause, die Obergrenze heißt Stratopause. In größerer Höhe folgt die Mesosphäre.
In der Erdatmosphäre erstreckt sich die Stratosphäre von 8–50 km an den Polen bzw. 17–50 km über der Erdoberfläche am Äquator. Ab der Höhe der Ozonschicht, welche ein Teil der Stratosphäre ist, steigt die Temperatur von ca. –60 °C bis 0 °C an. Dieser Temperaturanstieg ist auf die Absorption der UV-Strahlung durch das Ozon zurückzuführen.