La chimie atmosphérique est une branche de la science qui étudie la chimie de l'atmosphère terrestre et celle des autres planètes. Il s'agit d'un domaine de recherche multidisciplinaire qui s'appuie sur la chimie environnementale, la physique, la météorologie, la modélisation informatique, l'océanographie, la géologie et la volcanologie et d'autres disciplines. La recherche est liée à d'autres domaines d'étude tels que la climatologie.
L'étude de l'atmosphère comprend l'étude des interactions entre l'atmosphère et les organismes vivants. La composition de l'atmosphère terrestre change à la suite de processus naturels tels que les émissions des volcans, la foudre et le bombardement par les particules solaires de la couronne du Soleil. Elle a également été modifiée par l'activité humaine. Certains de ces changements sont préjudiciables à la santé humaine, aux cultures et aux écosystèmes. Les pluies acides, l'appauvrissement de la couche d'ozone, le smog photochimique, les gaz à effet de serre et le réchauffement climatique en sont des exemples. Les chimistes de l'atmosphère étudient les causes de ces problèmes. Les chimistes de l'atmosphère proposent des théories sur ces problèmes, puis testent les théories et les solutions possibles. Les chimistes de l'atmosphère notent également les effets des changements de politique gouvernementale.