التلوث البيئي هو حدوث تغيرات ضارة في مكونات البيئة الطبيعية نتيجة دخول مواد أو طاقات أو ملوثات إليها بكميات تؤثر في الهواء والماء والتربة والكائنات الحية. ويعد من أبرز المشكلات التي تدرسها الجغرافية؛ لأنه يرتبط بالمكان ومصادر التلوث وطريقة انتشار الملوثات وتأثيرها في الإنسان والبيئة.
يحدث تلوث الهواء نتيجة الغازات والدخان والجسيمات الناتجة عن المصانع ووسائل النقل ومحطات الطاقة وحرق النفايات، وقد تنتقل هذه الملوثات بفعل الرياح من مناطق إنتاجها إلى مناطق أخرى.
أما تلوث المياه فيحدث عندما تصل مياه الصرف والمخلفات الصناعية والزراعية والنفط والمواد الكيميائية إلى الأنهار والبحيرات والبحار والمياه الجوفية، مما يؤدي إلى تغير خصائص المياه والإضرار بالكائنات المائية.
ويحدث تلوث التربة نتيجة تراكم النفايات والمواد الكيميائية والمبيدات وبعض المخلفات الصناعية، وقد يؤدي ذلك إلى تدهور خصوبة التربة والتأثير في النباتات والمحاصيل الزراعية.
وهناك أيضا التلوث الضوضائي الناتج عن حركة المركبات والمصانع والآلات، والتلوث الضوئي الناتج عن الإضاءة الصناعية الكثيفة في المدن، إضافة إلى التلوث الناتج عن تراكم النفايات والمخلفات.
ومن المنظور الجغرافي، لا يكون التلوث ثابتا في مكان واحد؛ فالرياح تنقل ملوثات الهواء، والأنهار تنقل الملوثات من مناطق المنبع إلى المصب، كما يمكن للمياه الجوفية أن تنقل بعض المواد الملوثة تحت سطح الأرض. لذلك فإن دراسة التلوث تحتاج إلى معرفة مصدره وموقعه واتجاه انتشاره والمناطق الأكثر تعرضا له.
ويؤثر التلوث البيئي في صحة الإنسان والكائنات الحية، ويؤدي إلى تدهور الأنظمة البيئية وفقدان بعض المواطن الطبيعية وانخفاض جودة الموارد. ولهذا تعتمد حماية البيئة على تقليل مصادر التلوث، ومعالجة مياه الصرف، وإدارة النفايات، واستخدام الطاقة النظيفة، وزيادة المساحات الخضراء، ومراقبة مصادر التلوث جغرافيا.