미세먼지(微細-, 영어: particulate matter, PM, suspended particulate matter, SPM, atmospheric aerosol particles, atmospheric particulate matter) 또는 분진(粉塵)은 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지이다. 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화 탄소 등을 포함하는 대기오염 물질로 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경 10μm 이하의 미세한 먼지이며, PM10이라고도 한다. 입자가 2.5μm 이하인 경우는 PM 2.5라고 쓰며 '초미세먼지' 또는 '극미세먼지' 라고도 부른다. 학술적으로는 에어로졸(aerosol)이라고 부른다. 미세먼지(fine particles)는 부유분진(Suspended particles), 입자상물질(Particulate matter) 등으로도 불리며 명칭에 따라 약간씩 다른 의미를 가지고 있다. 입자상물질은 지름이 100μm에서 10nm정도이며, 이보다 지름이 크면 중력으로 인해 대기중 체류시간이 아주 짧다

인체에 큰 영향을 미치는 물질이다. 1948년 미국 펜실베이니아주 도노라에서 20명이 사망한 대기오염사고, 1952년 약 4,100명의 사망자를 발생시킨 런던스모그는 미세먼지가 인체에 어떤 영향을 미치는지 보여 주는 대표적인 사례이다. 그 이후로 미세먼지가 인체에 미치는 영향에 대한 다양한 역학조사가 실시되었고, 특히 10μm 이하의 미세먼지 입자(PM10)가 취약집단의 질병발생률과 사망률을 높이는 등 인체에 해로운 영향을 미칠 가능성이 높다는 것이 밝혀졌다. 이후 각 국에서 대기오염대책이 마련되었으며, 미세먼지가 인체와 환경에 미치는 해로운 영향을 줄이기 위해 대기오염기준도 마련하였다. 미세먼지는 입자의 크기에 따라 50µm 이하인 총먼지(TPS, TOTAL SUSPENDED PARTICLES)와 입자 크기가 매우 작은 미세먼지로 구분한다. 미세먼지는 지름이 10µm 보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5µm보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다.

공기 속에 입자상물질(고체나 액체상태)이 부유하고 있는 상태를 일반적으로 에어로졸(Aerosol)이라 한다. 통상적으로 먼지라 말하고 있다.

먼지의 입도(粒度)범위는 0.001～1000μm이지만 70μm이상의 먼지는 발생 즉시 침강하므로 일반적으로 70μm 미만의 총먼지(TSP, Total Suspended Particle)라 한다.

0.1μm 이하의 먼지입경을 초범위(ultra range)라 하며, 대부분의 먼지는 0.1～10μm 사이에 분포하게 된다. 0.1～1μm 범위의 입자는 입경분포의 특성상 침강이나 응집이 쉽지 않기 때문에 대기 중에 체류시간이 길고 폐포(肺胞)에 침투가 가장 용이하다.

0.5μm 크기의 입자는 빛의 산란효과가 가장 커서 시정감소 등의 원인이 되기도 한다.