Aquesta s'anomena la capa d'ozó, on les concentracions d'ozó són tan alts com 10 parts per milió, i és una regió vital importància de l'atmosfera. Aquesta capa d'ozó es troba aproximadament 20-50 quilòmetres per sobre la superfície terrestre. D'ozó estratosfèric és important perquè evita la major part de la radiació solar ultraviolada d'alta energia d'arribar a la superfície terrestre. Photodissociation, un procés fotoquímics, és responsable de la formació de la capa d'ozó protector a l'estratosfera. En l'atmosfera superior, l'oxigen diatòmica absorbeix radiació ultraviolada d'alta energia. L'absorció de radiació provoca la molècula diatòmica oxigen trencar formant dos els radicals d'oxigen. L'oxigen radical pot llavors recombine amb altres molècules d'oxigen diatòmica per formar oxigen triatomic o ozó. En les regions mig de l'estratosfera, ozó es troba en concentracions tan alts com 10 parts per milió. Ozó també es poden formar en les parts inferiors de la troposfera, a causa de l'activitat antropogènica i per un mecanisme totalment diferent. Sense la capa protectora de ozó estratosfèric a l'atmosfera superior, vida (tal com el coneixem) a la terra no seria possible.