Hava kirliliği, dünya atmosferinde bulunan zararlı herhangi bir malzeme olarak tanımlanabilir. Bu nedenle, hava kirliliğinin nedenleri çok ve çok çeşitlidir. Bazı kaynaklar, volkanizma veya yıldırımla başlayan orman yangınları gibi doğal, diğerleri ise fosil yakıtların yanması gibi insan faaliyetleriyle sağlanır. Dünya hava kirliliğinden kurtulmak için yerleşik mekanizmalara sahip olsa da, tüm canlılar için havaya salınan kirletici miktarını azaltmak başlangıçta daha iyidir.
Hava kirliliğinin en bilinen ve yaygın nedenleri insan yapımıdır. Petrol ürünlerinin yanması, özellikle büyükşehir bölgelerinde hava kirliliğinin çok yaygın bir nedenidir. Bu kirlilik, yakıtlar yandığında ortaya çıkan kimyasal faktörlerden kaynaklanmaktadır. Benzin gibi hidrokarbonlar yakıldığında, karbondioksit ve su buharı üretirler. Eksik yanma, bir yan ürün olarak da ortaya çıkan karbon monoksitin ortaya çıkmasına neden olur.
Karbondioksit ve karbon monoksitin her ikisi de kirletici olarak kabul edilir. Ayrıca, hiçbir fosil yakıt tamamen saf değildir ve hiçbir motor mükemmel bir şekilde etkili değildir, bu nedenle az miktarda kurum parçacıkları, diğer istenmeyen maddelerin eser miktarlarıyla birlikte atmosfere de salınır. İnsan kaynaklı diğer hava kirliliği nedenleri arasında fabrikalardan ve elektrik santrallerinden gelen baca emisyonları bulunur. Bu kaynaklarda yayılan maddeler, asit yağmuru oluşumundan sorumlu olan kükürt dioksit ve azot dioksit içerebilir.
İnsan kaynaklı hava kirliliği sağlık açısından tehlike oluştursa da, doğal hava kirliliği kaynakları zaman zaman eşit derecede tehlikeli olabilir. Bu kaynaklar arasında rüzgar erozyonu ile toplanan toz, hayvancılıktan metan emisyonu ve orman yangınlarından çıkan duman yer almaktadır. Volkanik püskürmeler belki de insanların uğraştığı en büyük doğal hava kirliliği kaynağıdır. Bunlar aşındırıcı volkanik kül bulutları ve klor ve kükürt gibi diğer zararlı maddeler üretebilir.
En önemlisi, 1815’te Endonezya’nın Tambora Dağı’nın patlaması, bu kadar büyük miktarda zararlı gaz ve partikül maddeyi atmosfere yolladı; Sonuç olarak, 1816'da dünya genelinde yaygın kıtlıklar yaşanmıştır. Atmosferde volkanik kül varlığına bağlı olarak Avrupa'da kahverengi ve kırmızı karlar da görülmüştür. 1816 Temmuz'unda meydana gelen bir don olayı, aynı zamanda ABD'nin kuzeydoğusundaki büyük ürün başarısızlıklarına yol açarak 1816'ya “Yaz Olmayan Yıl” ve “On sekiz Yüz Kaçaktan Öldür” ifadesine yol açtı.
