Ionosfera je sloj Zemljine atmosfere koji ionizira sunčev vjetar. Sunčev vjetar postoji jer je korona, koja je najudaljeniji sloj sunčeve atmosfere, izuzetno vruća i široka. Budući da je tako širok, konstantna struja vodikovih i helijevih iona, nazvana solarni vjetar ili plazma, može napustiti sunčevu gravitaciju. Sunčev vjetar teče od Sunca prema Zemlji, gdje utječe na Zemljinu magnetosferu, ionosferu i magnetsko polje.
Ionosfera sadrži plazmu i sastoji se od tri sloja. Najniža se naziva D-regija, koja seže od 47-59 milja (75-95 km) iznad površine Zemlje i ne sadrži mnogo iona. Sljedeći sloj se zove E-regija, doseže od 59-93 milje (95-150 km) i sadrži nešto veću koncentraciju iona. F-regija sadrži najveću gustoću iona i doseže od 93-621 milja iznad površine.
Ovaj sloj atmosfere važan je za svakodnevni život jer nam omogućuje da šaljemo radio valove AM frekvencije mnogo dalje nego što bismo mogli bez njega. Međutim, prilično poznata nuspojava je da kada sunce pusti posebno jaku sunčevu baklju, AM radio može doživjeti zamračenje. Međutim, ionosfera ne utječe na radio valove FM frekvencije jer su oni viših frekvencija. Stoga radio valovi FM frekvencije ne mogu doseći tako daleko kao AM frekvencijski valovi.
Znanstvenici proučavaju ionosferu uglavnom promatrajući aurore, koje su prirodni prikazi jarkih boja na nebu u blizini sjevernog i južnog pola. Aurore se javljaju jer na polovima nema magnetosfere. Budući da nema magnetosfere, ioni mogu ući u ionosferu i pobuditi plazmu koju ona sadrži, koja zatim oslobađa energiju kao vidljivu svjetlost. Na učestalost i intenzitet aurora utječe pojava sunčevih baklji i intenzitet sunčevog vjetra.
Ionosfera je otkrivena postupno kroz niz znanstvenih otkrića i opažanja počevši od 1864., kada je James Clerk Maxwell iznio teoriju o tome kako nastaju elektromagnetski valovi. Godine 1901. Marconi je tu teoriju koristio za prijenos radio valova, oblika elektromagnetskih valova, preko Atlantskog oceana. Bio je u mogućnosti to učiniti jer je znao da se radio valovi moraju odbijati od dijela atmosfere, budući da nije mogao vidjeti prijemnu stanicu, dopuštajući im da putuju dalje od očekivanog. Godine 1902. Oliver Heaviside i Arthur Kennelly saznali su za Marconijeva otkrića o širenju radija i zaključili da atmosfera ima reflektirajući sloj. Međutim, sloj je zapravo nazvan ionosfera tek 1926. godine, kada je fizičar Robert Watson-Watt napisao rad o njemu.