成層圏中に微量に存在するオゾン（酸素原子3個からなる分子で分子式はO₃）の層のこと。濃度が最大となるのは高度約20 kmあたりである。太陽から届く紫外線の大部分はオゾン層で吸収されるので、人体や他の生命に有害な紫外線はほとんど地表まで届かない。誕生直後の原始地球大気にはオゾンはなかったが、大気中の酸素が増えるにつれて、太陽からの紫外線と酸素が反応してオゾンができた。オゾン層ができたことによって、地球上で生命の誕生と進化が可能になった。

大気中のオゾン濃度は、太陽の紫外線による生成と破壊がつり合ってバランスを保ってきた。しかし近年、南極上空でオゾン層が大量に破壊されて「オゾンホール」ができてきた。これは、人間の使うフロンやハロンが成層圏に達して太陽の紫外線で分解され、塩素ラジカルとなってオゾンを破壊する触媒となることによる可能性が大きい。オゾン層の破壊は、日焼けや皮膚がんの増加につながると考えられている。これらのオゾン層を破壊する物質の削減と使用禁止への道筋が、1987年に採択されたモントリオール議定書で決められた。この議定書は2009年にEUを含む世界197か国すべてが批准した。