中间层的气温随高度的上升而下降，升至80 km左右时气温降至160—190 K，在中间层顶部的气温可以低至173 K（−100[[°C]]即−146[[华氏度|°F]]），当中又会因纬度及季节变化而有所不同。在中间层底部，高浓度的[[臭氧]]会吸收[[紫外线]]使平均气温徘徊在−2.5°C左右，甚至会高达0°C左右。但随着高度增加臭氧浓度会随之减少，所以在中间层顶的平均气温又会降至−92.5°C的低温，这也是大气垂直结构内最低温的部分。

正如前述一样，中间层不会发生高・低气压。但因为中间层的大气密度非常之小，故像[[行星波]]之类的长周期波动，会以一个大的震幅从底层传递上来。根据这样的波动现象，在震幅极端大的地方会形成力学上不稳定的部分。再者，这种波动现象亦同样对其附近的[[大气循环]]造成较大影响。

中间层连同平流层被视为地球大气层的“中层大气”。所以位处于离地80公里上空的'''中间层顶'''刚好与地球大气层中最外的第二层－[[热成层]]作分隔。这个高度亦同样是[[湍流顶层]]的所在，在此之下各种化学物质都会因湍流旋转之下而混和。超越这个高度后，各种化学物质的[[标高]]会有所不同。

[[夜光云]]也出现于中间层。