Lo strato F, è la regione più alta e si estende da circa 150 chilometri fino a oltre 500 chilometri di quota. È la parte più importante della ionosfera per le comunicazioni radio a onde corte (HF), poiché ha la capacità di rifletterle a grandi distanze. Durante il giorno si divide in due sotto regioni, denominate F1 e F2, mentre di notte queste tendono a ricombinarsi in un unico strato, che rimane attivo anche in assenza di radiazione solare diretta.
Nel complesso, la ionosfera si presenta come una struttura dinamica, in continuo cambiamento. Di giorno, la radiazione solare mantiene alti i livelli di ionizzazione e quindi la densità delle diverse regioni; di notte, al contrario, prevale la ricombinazione e gli strati più bassi si indeboliscono o scompaiono, lasciando solo le zone più alte a garantire la propagazione dei segnali radio.
Per comprendere meglio la composizione della ionosfera e le sue funzioni, è utile analizzare le sue tre principali regioni: lo strato D, lo strato E e lo strato F. Queste zone non hanno confini rigidi, ma variano in base alle condizioni solari e atmosferiche.