位于E层之上至电离层顶，高度一般为140千米至数千千米的电离层区域。白天F层分为F1层和F2层，夜间F1层消失。①F1层位于F2层之下 ，高度约为140～200千米。电子密度为104～105厘米-3。F1层与F2层通常没有明显的界线 ，有的把F1层看作F2层底部的一个“缘”。F1层离子的主要成分为NO+和。②F2层的电子密度可达106厘米-3 ，电子密度峰值高度约为300千米 。在峰值以上电子密度随高度增加而逐渐减少。在1000千米处，电子密度约为104～105厘米-3；在2000～3000千米 ，电子密度约为102～103厘米-3。在F2层主要离子成分为原子离子，以O+为主，N+次之。