A ozonosfera, camada de ozônio^(pt-BR) ou camada de ozono^(pt-PT?) é uma região da estratosfera terrestre que concentra altas quantidades de ozônio (gás formado a partir da combinação de três átomos de oxigênio). Localizada entre 20 e 30 quilômetros de altitude e com cerca de 10 km de espessura, contém aproximadamente 90% do ozônio atmosférico.

Os gases na camada de ozono são tão rarefeitos que, se comprimidos à pressão atmosférica no nível do mar, a sua espessura não seria maior que alguns milímetros. Este gás é produzido nas baixas latitudes, migrando diretamente para as altas latitudes.

As radiações electromagnéticas emitidas pelo Sol trazem energia para a Terra, entre as quais a radiação infravermelha, a luz visível e um misto de radiações e partículas, muitas destas nocivas.

Grande parte da energia solar é absorvida e reemitida pela atmosfera. Se chegasse em sua totalidade à superfície do planeta, esta energia o esterilizaria. A camada de ozono é uma das principais barreiras que protegem os seres vivos dos raios ultravioleta. O ozono deixa passar apenas uma pequena parte dos raios U.V., esta benéfica. Quando o oxigênio molecular da alta atmosfera sofre interações devido à energia ultravioleta do Sol, acaba dividindo-se em oxigênio atômico; o átomo de oxigênio e a molécula do mesmo elemento unem-se devido à reionização, e acabam formando a molécula de ozono cuja composição é O₃ (três átomos de oxigênio).

A região, quando saturada de ozono, funciona como um filtro onde as moléculas absorvem a radiação ultravioleta do Sol e, devido a reações fotoquímicas, atenuando o seu efeito. É nesta região que estão as nuvens de madrepérola, que são formadas pela capa de ozono.