Dado que la exosfera es la capa más alta de la atmósfera de la Tierra, el aire en ella es muy delgado a medida que se desvanece lentamente en el espacio exterior. El aire en la exosfera tiene múltiples similitudes con el vacío del espacio, y en general se caracteriza por la existencia de gases atmosféricos ligeros como el helio y el hidrógeno junto con pequeñas cantidades de oxígeno atómico y dióxido de carbono.
La mayoría de los satélites, incluida la Estación Espacial Internacional, orbitan inmediatamente debajo o dentro de la exosfera. La exosfera es también la capa donde las moléculas y los átomos escapan al espacio profundo. La capa inmediata antes de la exosfera es la termosfera y el límite que separa las dos se conoce como la termopausa, que se encuentra a unos 375 kilómetros sobre la Tierra. Los átomos y las moléculas de gases atmosféricos debajo de la exosfera a menudo están en constante colisión entre sí, pero las moléculas dentro de la exosfera rara vez chocan porque generalmente están separadas por cientos de millas. Sin embargo, a pesar de la enorme distancia entre las moléculas, la exosfera experimenta altas temperaturas porque las moléculas dentro de ella se mueven a velocidades muy altas.
La única parte de la exosfera que es visible desde la Tierra se conoce como la geocorona. Los átomos de hidrógeno dispersos dentro de la geocorona hacen que tenga un débil resplandor de radiación.
