Acest capitol discută compoziția și structura termosferă. Se concentrează pe componentele neutre și componentele ionizate ale aerului. Se discută, de asemenea, procesele fotochimice și difuzive care afectează compoziția. Se crede, în general, că azotul apare predominant sub formă moleculară în întreaga termosferă, dar că oxigenul este aproape în întregime disociat la niveluri suficient de ridicate. Prin urmare, accentul din capitol se pune pe oxigen., O înțelegere a structurii Termosferei trebuie să țină cont de rolul separării difuzive a gazelor. Spre deosebire de cazul unei atmosfere mixte, unde amestecul de gaze este distribuit vertical într-un echilibru hidrostatic care depinde de o masă moleculară medie, în cazul echilibrului difuziv, fiecare gaz individual este distribuit în funcție de masa moleculară proprie. Gazele mai ușoare tind să se răspândească într-o măsură verticală mai mare și la niveluri ridicate predomină asupra celor mai grele., Măsurătorile rachetelor pentru detectarea nivelului de difuzie au folosit două tehnici: în prima, o probă de aer este colectată la altitudine, recuperată și analizată în laborator; în a doua, analiza este făcută de un spectrometru de masă transmis de rachete.