地幔地柱地殼下面是地球的中間層，叫做“地幔”，厚度約2865公里，主要由緻密的造岩物質構成，這是地球內部體積最大、質量最大的一層。 地幔又可分成上地幔和下地幔兩層。上地幔頂部存在一個地震波傳播速度減慢的層（莫霍面），岩石圈（岩石圈指地殼和上層地幔頂部）以下稱為軟流層，推測軟流層是由於放射性元素大量集中，蛻變放熱，使岩石高溫軟化，並局部熔融造成的，很可能是岩漿的發源地。軟流層以上的地幔是岩石圈的組成部分。下地幔溫度、壓力和密度均增大，物質呈可塑性固態。
最近，美國一些科學家用實驗方法推算出地幔與核交界處的溫度為3500℃以上，外核與核心交界處溫度為6300℃，核心溫度約6600℃。地幔的組成除了少數由玄武岩的捕獲體獲得外，因無法直接觀察，只能以間接的方法研究。研究方法包括地震波、重力和岩石的剛性和彈性反演，以及實驗岩石學研究。
上地幔的組成可以從岩漿岩推知。源於地幔的基性、超基性岩以及金伯利岩等都具有共同的高鐵、鎂特徵，與地震波傳播速度也一致，結合地球化學研究，認為上地幔的成分接近於超基性岩即二輝橄欖岩的組成。它經由部分熔融而產生玄武岩漿，剩餘的為難熔的阿爾卑斯型橄欖岩。林伍德（Ringwood）認為上地幔的化學成分相當於由3份阿爾卑斯型橄欖岩（橄欖石79％、斜方輝石20%和尖晶石1％）和一份夏威夷型拉斑玄武岩組成。上地幔的理想成分為：SiO2 45.16％、TiO2 0.71％、Al2O3 3.54％、Fe2O3 0.46％、FeO 8.04％、MnO 0.14％、MgO 37.47％、CaO 3.08、Na2O 0.51％、K2O 0.13％、P2O5 0.06％、Cr2O3 0.43％、NiO2 0.20％。
1914 年 B. 古登堡根據地震波傳播速度測定地核的深度為2900千米，比現代精密測量的結果只差15千米。因此，地核-地幔邊界又稱古登堡不連續面。
