Zagađenje zraka može se definirati kao bilo koji štetni materijal koji je prisutan u zemljinoj atmosferi. Stoga su uzroci takvog onečišćenja brojni i vrlo raznoliki. Neki su izvori prirodni, kao što su vulkanizam ili šumski požari izazvani gromovima, dok su drugi uzrokovani ljudskim aktivnostima, poput spaljivanja fosilnih goriva. Iako Zemlja ima ugrađene mehanizme za uklanjanje onečišćenja zraka, obično je za sva živa bića za početak bolje smanjiti količinu zagađivača ispuštenih u zrak.
Najpoznatiji i najrašireniji uzroci onečišćenja zraka uzrokovani su ljudskim djelovanjem. Spaljivanje naftnih derivata vrlo je čest uzrok onečišćenja, osobito u gradskim područjima. To onečišćenje dolazi od kemijskih čimbenika prisutnih kada se ta goriva izgaraju. Kada se izgaraju ugljikovodici poput benzina, oni proizvode ugljični dioksid i vodenu paru. Nepotpuno izgaranje dovodi do stvaranja ugljičnog monoksida kao nusproizvoda.
Ugljični dioksid i ugljični monoksid smatraju se zagađivačima. Također, nijedno fosilno gorivo nije savršeno čisto i niti jedan motor nije savršeno učinkovit, pa se male čestice čađe također ispuštaju u atmosferu, zajedno s količinama u tragovima drugih nepoželjnih tvari. Ostali uzroci onečišćenja zraka koje je stvorio čovjek uključuju emisije iz dimnjaka iz tvornica i elektrana. Tvari koje se emitiraju iz tih izvora mogu uključivati sumporov dioksid i dušikov dioksid, koji su odgovorni za stvaranje kiselih kiša.
Dok onečišćenje zraka koje je stvorio čovjek predstavlja opasnost po zdravlje, prirodni izvori onečišćenja zraka ponekad mogu biti jednako opasni. Ti izvori uključuju prašinu pokupljenu erozijom vjetrom, emisiju metana od strane stoke i dim od šumskih požara. Vulkanske erupcije su možda najveći pojedinačni izvor onečišćenja zraka, prirodnog ili umjetnog, s kojim su se ljudi ikada suočili. Oni mogu proizvesti oblake abrazivnog vulkanskog pepela i drugih štetnih tvari kao što su klor i sumpor.
Najznačajnije, erupcija indonezijske planine Tambora 1815. godine poslala je tako ogromnu količinu štetnih plinova i čestica u atmosferu da je mnogo sunčeve energije učinkovito blokirano da dopre do površine Zemlje. Kao rezultat toga, 1816. godine širom svijeta pretrpjela je rasprostranjena glad. Smeđi i crveni snijegovi također su viđeni u Europi, zbog prisutnosti vulkanskog pepela u atmosferi. Ubitačan mraz u srpnju 1816. također je doveo do velikih neuspjeha uroda na sjeveroistoku Sjedinjenih Država, što je dovelo do kolokvijalnih referenci na 1816. kao “Godina bez ljeta” i “Osamnaest stotina i smrznuta na smrt”.