Milieuverontreiniging of -vervuiling is aantasting van het milieu door menselijke activiteiten. Het gaat hierbij niet alleen om chemische verbindingen, maar ook om geluid, licht, straling en dergelijke. Deze zaken kunnen zowel natuurlijk zijn, zoals koolstofdioxide en fosfaat, als onnatuurlijk, zoals plastics en door de mens gemaakte isotopen.

Er wordt gesproken van verontreiniging als de concentratie van de stof of de intensiteit van het verschijnsel aanzienlijk boven het normale niveau ligt. Milieuverontreiniging kan een gevaar vormen voor de mens (onder meer voor zijn gezondheid en de welvaart) en voor de natuur (onder meer de biodiversiteit).