Nattlysande moln är moln som man kan se lysa på natthimlen. De är de högst belägna molnen i jordens atmosfär. De nattlysande molnen bildas i den del av atmosfären som kallas mesosfären, på 80 kilometers höjd. De vanliga molnen som vi ser på himlen bildas på 9–12 kilometers höjd.
Nattlysande moln består av mycket små iskristaller som har bildats runt stoftpartiklar. Man tror att stoftpartiklarna kommer från meteoritdamm, men att de även kan komma från vulkaner och damm i troposfären (atmosfärens lägsta del).