温室气体（Greenhouse Gas, GHG）或温室效应气体是指大气中能产生温室效应的气体成分。大气中最主要的温室气体是水汽(H2O)，水汽所产生的温室效应大约佔整体温室效应的60-70%，其次是二氧化碳(CO2)大约佔26%，其他还有臭氧(O3)、甲烷(CH 4)、氧化亚氮(又称笑气，N2O)、氟氯碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)，含氯氟烃(HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。
近年来最引人注意的反常全球气温快速上升，主要是由于人为作用，使大气中温室气体的浓度极剧上升所导致的。人类近代历史上的温室效应，与过去相比特别的显著，全球变暖即适用于形容现在的异常情形。之所以如此，是由于工业革命以来，人类燃烧化石燃料而使二氧化碳含量急剧增加，近十年来增加将近30%；其次是甲烷，从饲养牲畜的粪便发酵，污水沟泄漏，稻田粪肥发酵等活动产生的；还有许多人类合成的，自然界原本不存在的气体，如氟里昂。
温室气体的增加，加强了温室效应，是造成全球变暖的主要原因，已成为世界各国家的共识，也是一种全球性的污染，京都议定书正是为了采取措施减少温室气体排放，由联合国发起，世界各国达成的协议。