성층권 상층 높이 20~25km 사이의 오존 이 밀집해 있는 층. 오존이 검출되는 10~15km 사이의 성층권도 오존층이라 하기도 한다. 이 층의 높이는 계절 에 따라 변하는데, 겨울에서 봄까지는 낮고, 여름에서 가을까지는 높다. 한편 오존의 양은 봄에 가장 많으며, 가을에 최소가 된다.

오존층은 대기 속의 산소 분자가 파장 2400Å 이하의 파장이 짧은 태양 자외선을 흡수하여 분해함으로써 생긴 것이다. 오존층이 있기 때문에 인체 나 생물에 해로운 강력한 자외선은 흡수되어 지상에 도달하지 못한다. 오존량의 감소는 피부암의 증가를 가져올 뿐만 아니라 대기의 운동에 영향을 주어 기후 변동을 일으킬 우려가 있다.