Luftverschmutzung kann als jedes schädliche Material definiert werden, das in der Erdatmosphäre vorhanden ist. Die Ursachen einer solchen Verschmutzung sind daher vielfältig und sehr unterschiedlich. Einige Quellen sind natürlicher Natur, wie Vulkanismus oder Waldbrände, die durch Blitzschlag ausgelöst wurden, während andere durch menschliche Aktivitäten wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht werden. Obwohl die Erde über eingebaute Mechanismen zur Beseitigung der Luftverschmutzung verfügt, ist es für alle Lebewesen normalerweise besser, die Menge der in die Luft freigesetzten Schadstoffe zu reduzieren.
Die bekanntesten und am weitesten verbreiteten Ursachen der Luftverschmutzung sind menschengemacht. Die Verbrennung von Erdölprodukten ist eine sehr häufige Ursache für Umweltverschmutzung, insbesondere in Ballungsräumen. Diese Verschmutzung kommt von chemischen Faktoren, die bei der Verbrennung dieser Kraftstoffe vorhanden sind. Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen wie Benzin entstehen Kohlendioxid und Wasserdampf. Eine unvollständige Verbrennung führt dazu, dass auch Kohlenmonoxid als Nebenprodukt entsteht.
Kohlendioxid und Kohlenmonoxid gelten beide als Schadstoffe. Außerdem ist kein fossiler Brennstoff vollkommen rein und kein Motor ist perfekt effizient, so dass auch kleine Rußpartikel zusammen mit Spuren anderer unerwünschter Substanzen in die Atmosphäre freigesetzt werden. Andere vom Menschen verursachte Ursachen der Luftverschmutzung sind Schornsteinemissionen aus Fabriken und Kraftwerken. Die an diesen Quellen emittierten Stoffe können Schwefeldioxid und Stickstoffdioxid umfassen, die für die Bildung von saurem Regen verantwortlich sind.
Während die vom Menschen verursachte Luftverschmutzung Gesundheitsrisiken darstellt, können natürliche Quellen der Luftverschmutzung manchmal ebenso gefährlich sein. Zu diesen Quellen gehören Staub, der durch Winderosion aufgenommen wird, die Emission von Methan durch Vieh und Rauch von Waldbränden. Vulkanausbrüche sind vielleicht die größte Einzelquelle für natürliche oder vom Menschen verursachte Luftverschmutzung, mit der der Mensch jemals zu tun hatte. Diese können Wolken aus abrasiver Vulkanasche und anderen Schadstoffen wie Chlor und Schwefel erzeugen.
Vor allem der Ausbruch des indonesischen Mount Tambora im Jahr 1815 schickte eine so große Menge an schädlichen Gasen und Partikeln in die Atmosphäre, dass viel Sonnenenergie effektiv daran gehindert wurde, die Erdoberfläche zu erreichen. Infolgedessen kam es 1816 weltweit zu weit verbreiteten Hungersnöten. Auch in Europa gab es braunen und roten Schnee aufgrund der Anwesenheit von Vulkanasche in der Atmosphäre. Ein tödlicher Frost im Juli 1816 führte auch im Nordosten der Vereinigten Staaten zu massiven Ernteausfällen, was zu umgangssprachlichen Verweisen auf 1816 als „Das Jahr ohne Sommer“ und „Eighteen Hundred And Froze To Death“ führte.