気象学の一分野で、大気の化学的性質を探究する。地球大気の成因、大気中の自然ならびに人為的化学反応などが研究されるが、このなかに、大気中のさまざまな成分となる物質を追跡することにより、大気の動態や、雨の降る仕組みを明らかにする分野もある。化学を手段とした気象学であり、この分野は化学気象学とよばれることもある。
具体的な研究の例としては、大気汚染や酸性雨、核実験の探知、実験後の放射性物質の拡散の研究などがある。さらに気候変化の問題に関連し、現在増え続けている二酸化炭素などがもたらす地球温暖化やクロロフルオロカーボン(フロン)などによるオゾンホールの発生について、大気化学の果たす役割は大きい。
『秋元肇・河村公隆・中沢高清・鷲田伸明編『対流圏大気の化学と地球環境』(2002・学会出版センター)』▽『ダニエル・ジェイコブ著、近藤豊訳『大気化学入門』(2002・東京大学出版会)』