溫室氣體（Greenhouse Gas, GHG）或溫室效應氣體是指大氣中能產生溫室效應的氣體成分。大氣中最主要的溫室氣體是水氣(H2O)，水氣所產生的溫室效應大約佔整體溫室效應的60-70%，其次是二氧化碳(CO2)大約佔26%，其他還有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(又稱笑氣，N2O)、氟氯碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs)，含氯氟烴(HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。近年來最引人注意的反常全球氣溫快速上升，主要是由於人為作用，使大氣中溫室氣體的濃度極劇上升所導致的。人類近代歷史上的溫室效應，與過去相比特別的顯著，全球變暖即適用於形容現在的異常情形。之所以如此，是由於工業革命以來，人類燃燒化石燃料而使二氧化碳含量急劇增加，近十年來增加將近30%；其次是甲烷，從飼養牲畜的糞便發酵，污水溝泄漏，稻田糞肥發酵等活動產生的；還有許多人類合成的，自然界原本不存在的氣體，如氟里昂。
溫室氣體的增加，加強了溫室效應，是造成全球變暖的主要原因，已成為世界各國家的共識，也是一種全球性的污染，京都議定書正是為了採取措施減少溫室氣體排放，由聯合國發起，世界各國達成的協議。
