热层又称为热成层、热气层或者增温层，是地球大气层中的一层。它位于中间层之上，散逸层之下。其顶部离地面约800千米。

　　热层的空气由于受太阳短波辐射而处于高度电离的状态，故电离层便存在于本层之中，极光也是在热层顶部发生的。

　　热层中，气温随高度的增加而升高，这是由于波长小于0.175微米的太阳紫外辐射被该层中的大气物质（主要是原子氧）吸收的缘故。

　　热层的增温程度与太阳活动强弱有关。当太阳活动加强时，温度随着高度增加快速上升，500千米处的气温可增至2000K（1726.85℃）。当太阳活动减弱时，温度随高度的增加上升缓慢，500千米处的温度仅有500K(226.85℃)。

　　热层没有明显的顶部。通常认为，在垂直方向上，当气温从向上增加转为等温态势时的高度是热层的上限。