De thermosfeer is niet verdeeld in twee delen zoals andere atmosferische lagen zoals de troposfeer en stratosfeer zijn. Het wordt echter vaak verder gecategoriseerd in twee regio's:

* exosfeer: Dit is de buitenste laag van de thermosfeer en gaat naadloos in de ruimte. Het wordt gekenmerkt door een extreem lage dichtheid en is waar satellieten draaien.

* ionosfeer: Dit is het lagere gebied van de thermosfeer, waar zonnestraling gasmoleculen ioniseert, waardoor een laag geladen deeltjes ontstaat. Deze laag is cruciaal voor radiocommunicatie en is verantwoordelijk voor fenomenen zoals de Aurora Borealis.

Hoewel deze twee regio's vaak worden gebruikt om de thermosfeer te beschrijven, is het belangrijk om te onthouden dat deze divisies niet zo verschillend zijn als die in andere atmosferische lagen.