แก๊สเรือนกระจก (อังกฤษ: Greenhouse gas) คือแก๊สที่มีอยู่ในบรรยากาศที่ทำให้การสูญเสียความร้อนสู่ห้วงอวกาศลดลง จึงมีผลต่ออุณหภูมิในบรรยากาศผ่านปรากฏการณ์เรือนกระจก แก๊สเรือนกระจกมีความจำเป็นและมีความสำคัญต่อการรักษาระดับอุณหภูมิของโลก หากปราศจากแก๊สเรือนกระจก โลกจะหนาวเย็นจนสิ่งมีชีวิตอยู่อาศัยไม่ได้ แต่การมีแก๊สเรือนกระจกมากเกินไปก็เป็นเหตุให้อุณหภูมิสูงขึ้นถึงระดับเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต คำว่า “แก๊สเรือนกระจก” บนโลกหมายถึงแก๊สต่างๆ เรียงตามลำดับความอุดมคือ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ โอโซน และ คลอโรฟลูโอโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbon)
แก๊สเรือนกระจก คือ แก๊สที่มีคุณสมบัติในการดูดซับคลื่นรังสีความร้อนหรือรังสีอินฟาเรต กลุ่มแก๊สเหล่านี้ถือว่ามีความจำเป็นต่อการรักษาอุณหภูมิบรรยากาศของโลกให้คงที่ ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน แต่การมีแก๊สเรือนกระจกมากเกินไปก็เป็นเหตุให้อุณหภูมิสูงขึ้นถึงระดับเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต แก๊สที่ถูกจัดอยู่ในกลุ่มแก๊สเรือนกระจก มีทั้งแก๊สที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ที่สำคัญ ได้แก่ ไอน้ำ โอโซน คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไนตรัสออกไซด์ รวมไปถึงสาร CFC หรือคลอโรฟลูโอคาร์บอน