De asthenosfeer (Grieks: ἀσθενός = zonder kracht) is een laag in het binnenste van de aarde tussen 80 en 300 km diepte, die gekenmerkt wordt door de fungeren als een "zwakke" laag onder de meer rigide lithosfeer. De asthenosfeer is onderdeel van de aardmantel, en bevindt zich boven de mesosfeer.
De onder- en bovengrens van de asthenosfeer zijn geleidelijke overgangen veroorzaakt door het deformatiegedrag van gesteente en daarom niet absoluut te bepalen.