Kimia atmosfera merupakan satu bidang sains yang mengaji bahan kimia atmosfera bumi serta planet yang lain. Ia melibatkan gabungan kimia alam sekitar, fizik, meteorologi, pemodelan komputer, oseanografi dan geologi.

Kimia atmosfera penting untuk memahami interaksi antara atmosfera dan organisma hidup. Selain itu, kegiatan manusia telah memengubah komposisi atmosfera dan mengancam kesihatan manusia dan keseimbangan ekosistem. Kimia atmosfera mengaji punca-punca perubahan ini dan berusaha menanganinya.