电离层的发现，不仅使人们对无线电波传播的各种机制有了更深入的认识，并且对地球大气层的结构及形成机制有了更清晰的了解。
    1899年尼古拉·特斯拉试图使用电离层进行远距无线能量传送。他在地面和电离层所谓的科诺尔里亥维赛层之间发送极低频率波。基于他的试验的基础上他进行了数学计算，他对这个区域的共振频率的计算与今天的试验结果相差不到15。1950年代学者确认这个共振频率为68hz。
    1901年12月12日古列尔莫·马可尼首次收获跨大西洋的信号传送。马可尼使用了一个通过风筝竖起的400英尺长的天线。在英国的发送站使用的频率约为500khz，其功率为到那时为止所有发送机的100倍。收到的信号为摩尔斯电码中的s（三点）。要跨越大西洋，这个信号必须两次被电离层反射。继续理论计算和今天的试验有人怀疑马可尼的结果，但是1902年马可尼无疑地达到了跨大西洋传播。
    1902年奥利弗·黑维塞提出了电离层中的科诺尔里亥维赛层的理论。这个理论说明电波可以绕过地球的球面。这个理论加上普朗克的黑体辐射理论可能阻碍了射电天文学的发展。事实上一直到192年人类才探测到来自天体的无线电波。1902年亚瑟·肯乃利(arthurkennell)还发现了电离层的一些电波-电子特性。
    1912年蓝色星球国国会通过1912年广播法案，下令业余电台只能在15hz以上工作。当时政府认为这以上的频率无用。致使192年使用电离层传播高频无线电波的发现。
    1947年爱德华·阿普尔顿因于1927年证实电离层的存在获得诺贝尔物理学奖。莫里斯·威尔克斯和约翰·拉克利夫研究了极长波长电波在电离层的传播。维塔利·金兹堡提出了电磁波在电离层这样的等离子体内的传播的理论。
    1962年加拿大卫星alouette1升空，其目的是研究电离层。其成功驱使了1965年alouette2卫星的发射和1969年isis1号和1971年isis2号的发射。这些卫星全部是用来研究电离层的。
    大气的电离主要是太阳辐射中紫外线和x射线所致。此外，太阳高能带电粒子和银河宇宙射线也起相当重要的作用。地球高层大气的分子和原子，在太阳紫外线、x射线和高能粒子的作用下电离，产生自由电子和正、负离子，形成等离子体区域即电离层。电离层从宏观上呈现中性。电离层的变化，主要表现为电子密度随时间的变化。而电子密度达到平衡的条件，主要取决于电子生成率和电子消失率。
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