שכבת האוזון היא חלק מאטמוספירת כדור הארץ, השכבה ברובה מורכבת מגאז האוזון. שכבת האוזון מצויה בגבהים שבין 20 ל-40 ק"מ.
גאז האוזון הינו מולקולה של שלושה אטומי חמצן O3, להבדיל, מצבו הרגיל של החמצן בטבע הוא כמולקולה דו אטומית O2.
גאז האוזון הוא גאז לא בריא ומזיק לאדם כשהוא בשכבות הנמוכות בכדור הארץ, מקורותיו שונים והוא מופיע לעיתים כתוצר של התפרקות חשמלית.
באטמוספירה העליונה לשכבת האוזון חשיבות מכרעת לקיום החיים בשל היותה מסנן מעולה לקרינה המסרטנת המגיעה מן השמש בתחום אורכי הגל של 290 עד 320 ננומטר.
בעשורים האחרונים, נצפית התדלדלות מדאיגה ומסוכנת של שכבה זו סאזור הקוטב הדרומי המכונה "החור באוזון".