Jonosfēra ir Zemes atmosfēras slānis, ko jonizē saules vējš. Saules vējš pastāv, jo korona, kas ir Saules atmosfēras ārējais slānis, ir ārkārtīgi karsts un plašs. Tā kā tā ir tik plaša, pastāvīga ūdeņraža un hēlija jonu plūsma, ko sauc par saules vēju vai plazmu, spēj atstāt Saules gravitāciju. Saules vējš plūst prom no saules un virzās uz Zemi, kur tas ietekmē Zemes magnetosfēru, jonosfēru un magnētisko lauku.
Jonosfēra satur plazmu un sastāv no trim slāņiem. Zemāko sauc par D-reģionu, kas sasniedz 47-59 jūdzes (75-95 km) virs Zemes virsmas un nesatur daudz jonu. Nākamo slāni sauc par E-reģionu, kas sasniedz 59-93 jūdzes (95-150 km) un satur nedaudz augstāku jonu koncentrāciju. F reģionā ir vislielākais jonu blīvums, un tas sasniedz 93–621 jūdzi virs virsmas.
Šis atmosfēras slānis ir svarīgs ikdienas dzīvē, jo tas ļauj mums nosūtīt AM frekvences radioviļņus daudz tālāk, nekā mēs varētu bez tā. Tomēr diezgan labi zināma blakusparādība ir tāda, ka tad, kad saule ir izlaidusi īpaši spēcīgu saules uzliesmojumu, AM radio var tikt pārtraukta. Tomēr jonosfēra neietekmē FM frekvences radioviļņus, jo tiem ir augstākas frekvences. Tāpēc FM frekvences radioviļņi nevar sasniegt AM frekvences viļņus.
Zinātnieki jonosfēru pēta galvenokārt, novērojot polārblāzmas, kas ir dabiski sastopamas spilgtas krāsas debesīs netālu no ziemeļu un dienvidu pola. Polārblāzmas rodas tāpēc, ka polos nav magnetosfēras. Tā kā nav magnetosfēras, joni var iekļūt jonosfērā un ierosināt tajā esošo plazmu, kas pēc tam atbrīvo enerģiju kā redzamu gaismu. Polārblāzmu biežumu un intensitāti ietekmē saules uzliesmojumu rašanās un saules vēja intensitāte.
Jonosfēra tika atklāta pakāpeniski, veicot virkni zinātnisku atklājumu un novērojumu, sākot no 1864. gada, kad Džeimss Klerks Maksvels izvirzīja teoriju par elektromagnētisko viļņu radīšanu. 1901. gadā Markoni izmantoja šo teoriju, lai pārraidītu radioviļņus, elektromagnētisko viļņu veidu, pāri Atlantijas okeānam. Viņš to varēja izdarīt, jo zināja, ka, tā kā viņš neredz uztveršanas staciju, radioviļņiem bija jāatlec daļa no atmosfēras, ļaujot tiem ceļot tālāk, nekā paredzēts. 1902. gadā Olivers Hevisids un Artūrs Kennelijs uzzināja par Markoni atklājumiem par radio izplatību un secināja, ka atmosfērā ir atstarojošs slānis. Tomēr slānis faktiski tika nosaukts par jonosfēru tikai 1926. gadā, kad fiziķis Roberts Vatsons-Vats par to uzrakstīja rakstu.