Jonosfera yra Žemės atmosferos sluoksnis, kurį jonizuoja saulės vėjas. Saulės vėjas egzistuoja, nes korona, kuri yra atokiausias saulės atmosferos sluoksnis, yra labai karšta ir plati. Kadangi jis toks platus, nuolatinis vandenilio ir helio jonų srautas, vadinamas saulės vėju arba plazma, gali palikti saulės gravitaciją. Saulės vėjas teka toliau nuo saulės ir link Žemės, kur veikia Žemės magnetosferą, jonosferą ir magnetinį lauką.
Jonosferoje yra plazma ir ji sudaryta iš trijų sluoksnių. Žemiausias vadinamas D regionu, kuris siekia 47–59 mylias (75–95 km) virš Žemės paviršiaus ir jame nėra daug jonų. Kitas sluoksnis vadinamas E regionu, siekiančiu 59–93 mylių (95–150 km) ir kuriame yra šiek tiek didesnė jonų koncentracija. F regione yra didžiausias jonų tankis ir jis siekia 93–621 mylią virš paviršiaus.
Šis atmosferos sluoksnis svarbus kasdieniam gyvenimui, nes leidžia siųsti AM dažnio radijo bangas daug toliau, nei galėtume be jo. Tačiau gana gerai žinomas šalutinis poveikis yra tas, kad kai saulė išskleidžia ypač stiprų saulės blyksnį, AM radijas gali užgesinti. Tačiau jonosfera neturi įtakos FM dažnio radijo bangoms, nes jos turi aukštesnius dažnius. Todėl FM dažnio radijo bangos negali pasiekti tiek toli, kiek AM dažnio bangos.
Mokslininkai jonosferą tiria daugiausia stebėdami auroras, kurios yra natūraliai atsirandančios ryškių spalvų danguje netoli šiaurės ir pietų ašigalių. Auroros atsiranda todėl, kad ašigaliuose nėra magnetosferos. Kadangi nėra magnetosferos, jonai gali patekti į jonosferą ir sužadinti joje esančią plazmą, kuri vėliau išskiria energiją kaip matomą šviesą. Aurorų dažniui ir intensyvumui įtakos turi saulės pliūpsniai ir saulės vėjo intensyvumas.
Jonosfera buvo atrasta palaipsniui per daugybę mokslinių atradimų ir stebėjimų, pradedant 1864 m., kai Jamesas Clerkas Maxwellas pateikė teoriją, kaip sukuriamos elektromagnetinės bangos. 1901 m. Marconi panaudojo šią teoriją, kad per Atlanto vandenyną perduotų radijo bangas, tam tikrą elektromagnetinių bangų formą. Jis galėjo tai padaryti, nes žinojo, kad kadangi jis nemato priėmimo stoties, radijo bangos turėjo atsimušti į dalį atmosferos, todėl jos gali nukeliauti toliau, nei tikėtasi. 1902 m. Oliveris Heaviside’as ir Arthuras Kennelly sužinojo apie Marconi išvadas apie radijo sklidimą ir padarė išvadą, kad atmosfera turi atspindintį sluoksnį. Tačiau sluoksnis iš tikrųjų buvo pavadintas jonosfera tik 1926 m., Kai fizikas Robertas Watsonas-Wattas parašė apie tai straipsnį.