Astenosfären är det skikt i jordens innandöme som ligger närmast under litosfären. Studier av hastigheten hos seismiska S-vågor tyder på att astenosfären är mjuk i jämförelse med litosfären och under astenosfären liggande skikt, vilket troligen beror på att astenosfären i viss mån är uppsmält. Detta stödjer teorier om att basaltisk magma till stor del kommer från astenosfären. Astenosfärens utbredning anses vara från ungefär 100 km till 200 km djup i jordens mantel, men kan vara så stor som ner till 400 km djup. Skillnader i djup förekommer dock, exempelvis vid mittoceaniska ryggar där astenosfären kan börja bara några få kilometer under havsbotten.

Astenosfär (5) utgör tillsammans med litosfär (4) övre delen av manteln (2).

Ordet astenosfär kommer från grekiskans asthenes och betyder ungefär 'utan styrka'.