Վեներայի մեզոսֆերան կարող է բաժանված է երկու մասի՝ ներքին (62—73 կմ) և վերին 73—95 կմ[15]: Առաջին շերտում ջերմաստիճանը միշտ հաստատուն է և կազմում է 230 К (−43 °С): Այս մակարդակը համընկնում է ամպերի վերին սահմանի հետ: Երկրորդ մակարդակում ջերմաստիճանը սկսում է իջնել 95 կմ բարձրության վրա մինչև 165 К-ի (−108 °C): Դա ամենասռը տեղն է Վեներայի մթնոլորտի ցերեկային մասում[2]: Դրանիից հետո սկսվում է մեզոպաուզան[15], որը մեզոսֆերայի և թերմոսֆերայի միջև սահաման է հանդիսանում և գտնվում է 95-ից 120 կմ-ի վրա: Ցերեկային կողմում ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 300—400 К (27—127 °C) արժեքների, որոնք գերակշռում են թերմոսֆերայում[2]: Ի հակադրումն սրան, թերմոսֆերայի գիշերային կողմը հանդիսանում է Վեներայի ամենասառը տեղը՝ նրա ջեմաստիճանը 100 К (−173 °C) է: Այդ պատճառով երբեմն նրան անվանում են կրիոսֆերա[2]: 2015 թվականին «Վեներա-էքսպրես» զոնդի օգնությամբ գիտնականները 90-ից 100 կմ բարձրության վրա ֆիքսել են ջերմային անոամլիան, երբ ջերմաստիճանի ցուցմունքների միջին արժեքները այնտեղ բարձր չեն 20-40 աստիճանից և հավասարվում են Կելվինի 220—224 աստիճանին:[25] Վեներայի վերին մեզոսֆերայի և թերմոսֆերայի ցիրկուլյացիան էականորեն տարբերվում է մթնոլորտի ներքին շերտերի ցիրկուլյացիայից[2]: 90—150 կմ բարձրության վրա Վեներայի օդը տեղաշարժվում է մոլորակի ցերեկային կողմից դեպի գիշերայինը, լուսավորված կիսագնդի ապվելինգով և գիշերային կողմի դաունվելինգով: Դաունվելինգը գիշերային կիսագնդի վրա առաջ է բերում օդի ադիաբատ տաքացում, որը ստեղծում է այդ շերտերում տաք շերտերից[2] մոտավորապես 230 К (−43 °С) ջերմաստիճանով, որը էականորեն ավելի բարձր է քան թերմոսֆերայի գիշերային կողմին գրանցված ջերմաստիճանը՝ 100 К (−173 °C)[2]: Ցերեկային կողմի օդը նույնպես տանում է թթվածնի ատոմները, որոնք վերամիավորումից հետո կազմում են երկարակյաց սինգլետային վիճակով գրգռված մոլեկուլներ (1Δg), որոնք հետագայում վերադառնում են նախկին վիճակին և ճառագայթում են ինֆրակարմիր տիրույթում 1,27 մկմ երկարությամբ ալիքներ: Այդ ճառագայթումը 90—100 կմ բարձրության վրա տեսանելի է Երկրից և տիեզերական կայաններից[26]: Մեզոսֆերայի և թերմոսֆերայի գիշերային կողմը հանդիսանում է СО2 և NO մոլեկուլների ինֆրակարմիր էմիսիայի աղբյուր, որը չի համապատասխանում լոկալ թերմոդինամիկ հավասարակշռությանը և պատասխան է տալիս թերմոսֆերայի ցածր ջերմաստիճանիի համար[26]: