Литосфе́ра (от лито... и сфера), самая верхняя относительно хрупкая оболочка твёрдой Земли, расположенная над более пластичной и менее вязкой астеносферой. Термин «литосфера» предложен американским геофизиком Дж. Барреллом в 1916 г. Литосфера объединяет земную кору и верхнюю часть верхней мантии Земли (т. н. литосферную мантию). Вязкость составляет 10²² пуаз и более; температура в основании достигает 1200–1300 °С. Литосфера вместе с астеносферой образуют тектоносферу.

Мощность (толщина) литосферы минимальна (литосфера почти выклинивается) на осях срединно-океанических хребтов, в периферических частях океанов увеличивается до 100 км, максимальна (200 км и более) в пределах древних платформ (кратонов) континентов. Наибольшие значения мощности литосферы на континентах наблюдаются в наименее прогретых областях, наименьшие значения – в областях с повышенным тепловым потоком (например, под рифтовыми системами). Нижняя граница литосферы нерезкая и устанавливается по геофизическим (сейсмическим, магнитотеллурическим) данным: по понижению скорости сейсмических волн или прекращению её роста с глубиной и/или по повышению электропроводности пород. Системой вертикальных и субвертикальных разломов литосфера разбита на отдельные литосферные плиты, которые испытывают по ним относительные смещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, сопровождающиеся землетрясениями и деформациями краёв плит.

Литосфера обнаруживает вертикальную расслоенность, связанную с тем, что верхняя часть земной коры и литосферная часть верхней мантии являются более хрупкими, а нижняя часть коры – более пластичной. Строение литосферы, движения отдельных её участков в горизонтальном и вертикальном направлениях, деформации и развитие литосферы определяются процессами, протекающими в астеносфере и более глубоких оболочках Земли.