国际空间站在大气层的热层。大气层通常分为5层，即对流层、平流层、中间层、热层和外逸层。其中高度在80km到约500km的大气层称为热层。国际空间站的近地点为400.2km，远地点为409.5km，其运行高度范围在热层的范围内。

大气层是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地。

热层位于中间层之上及散逸层之下，其顶部离地面约800km。热层的空气受太阳短波辐射而处于高度电离的状态，电离层便存在于在本层之中，另外极光也是在热层顶部发生。