大气热污染（英文名称： atmospheric heat pollution） 是指由于人类活动，导致环境温度变化并对环境和人类产生影响的现象。
热污染主要有三个方面：
（1）改变大气组成，改变太阳辐射和地球辐射的透过率。如大气中颗粒物浓度的增加、对流层上部水蒸汽增加、臭氧层破坏都会改变大气的组成。
（2）改变地表状况，改变反射率，改变地表和大气之间的换热过程。如过度农牧导致的沙漠化会改变地表的反射率，城市建设形成城市热岛，污染物排放导致冰面反射率降低而吸热溶化等。
（3）直接向环境排热。如炼钢、炼焦向大气放热，电厂向水体放热等。
热污染会导致全球气候的变化，给全球生态带来不可预期的影响。直接向环境排热，会使局部生态发生改变。
(1)目前因燃烧装置效率较低，使得大量能源以废热形式消耗，并产生热污染。据统计．民用燃烧装置的热效率约为10％一40％，工业锅炉约为20％一70％，火力发电厂能量利用效率约为40％，核电站约为33％。我国热能平均有效利用率仅为30％左右。如果把热能利用率提高10％，就意味着热污染的15％得到控制。我国把热效率提高到40％以上(相当于工业发达国家水平)是完全可能的。这样可以大大减少热污染。
(2)利用废热也可减少热污染。例如，把工厂的废蒸汽通过热交换器用来洗澡，或把废热用于加热需要升温的原料；既回收了废热，节约了能源，又防止了环境的热污染。
冷却塔(3)利用降温冷却减少大气热污染。许多企业的热蒸汽、废热直接排出造成了污染。如果用冷却塔或冷却池把含热废气先冷却降温，而后排放，是解决热污染的一个简便办法。冷却塔有干塔和湿塔两种。干塔是通过热传导和对流达到冷却目的的。湿塔可以用自然通风降温，也可以用机械通风的方法加速降温。冷却塔降温在电站、冶金厂矿有着广泛的应用。
大气污染与气候变化相互影响，既有直接影响也有间接影响。
一方面，大气污染影响气候变化。首先，气候变化与辐射收支有关，大气污染可以通过影响辐射收支影响气候。颗粒物本身可以参与成云，颗粒物数量和成分不一样会对云的形成产生影响。其次，大气污染会造成其他圈层的改变。
另一方面，气候变化反作用于大气污染，并且能够放大大气污染特别是空气污染对人类健康、农业生产和生态的影响。首先，目前全球气候变化的特征是平均气温上升，温度变得越来越高，利于光化学污染的形成，很多光化学反应，温度越高的时候反应越快。其次，温度升高，大气环流的格局可能发生变化，会影响污染物的输送传输。再次，气候变化影响降水，部分污染物以降水为渠道，沉降到地表。
大气污染严重威胁工农业生产，可影响经济发展，造成大量人力物力和财力的损失。
大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀；二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害，从经济角度来看就是增加了生产的费用，提高了成本，缩短了产品的使用寿命。
大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长，又可以通过渗入土壤及进入水体，引起土壤和水体酸化、有毒成分溶出，从而对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。
