Hiilipäästöt ovat niitä päästöjä, jotka tulevat yleisimmin hiilivoimalaitoksista ja jotka syntyvät polttamalla hiiltä sähkön tuottamiseksi. Nämä päästöt tulevat usein kemiallisten yhdisteiden muodossa, joista yleisimpiä ovat hiilidioksidi, rikkidioksidi ja typpioksidi. Hiilipäästöt voivat vähemmässä määrin sisältää myös hiilimonoksidia, elohopeaa, arseenia ja raskaita aterioita, kuten lyijyä, kadmiumia ja uraania. Kaikilla näillä on mahdollisesti kielteisiä ympäristövaikutuksia.
Hiilidioksidipäästöistä yleisin on hiilidioksidi. Tämä on hajuton, mauton kaasu, joka on luonnollinen ilmiö maan ilmakehässä ja muodostaa pienen osan ilmasta. Suurempina määrinä, kuten hiilen voimalaitoksissa, epäillään, että kaasu voi kaataa ilmakehän tasapainon ja johtaa ylimääräisen lämmön sieppaamiseen ilmakehään kasvihuoneilmiön kautta.
Rikkidioksidi on toinen yleinen hiilen päästö. Tämä kaasu ei ole vastuussa kasvihuoneilmiöstä, ei ainakaan suuressa määrin, mutta voi aiheuttaa enemmän paikallisia ongelmia. Se on merkittävä syy happosateille, jotka voivat tappaa kokonaisia metsiä ja pilata rakennusten ja ajoneuvojen pinnat. Vaikka useimmissa maissa on ryhdytty toimenpiteisiin tämän hiilikaasupäästöjen vähentämiseksi, ongelma on edelleen suuri joissakin osissa maailmaa, erityisesti Kiinassa.
Toinen suuri päästö hiilen polttamisesta on typpioksidi. Tämä kaasu on vastuussa otsonin muodostumisesta, mikä on hyödyllistä ilmakehän ylemmillä tasoilla, mutta voi olla varsin vaarallista ihmisten alemmilla tasoilla. Alemmilla korkeuksilla otsoni synnyttää savusumua ja voi aiheuttaa astmakohtauksia niille alttiilla henkilöillä. Siksi sitä pidetään kansanterveydellisenä vaarana.
Nämä kolme kaasua muodostavat suurimman osan hiilipäästöistä, mutta niitä on muita pienempiä määriä. Elohopea, arseeni ja raskasmetallit voivat myrkyttää kokonaisia vesijärjestelmiä, jolloin vesi itsessään ei ole turvallista juoda tai kala ei ole turvallista ihmisille ja eläimille. Hiilimonoksidi voi myös aiheuttaa hengitysvaikeuksia tai pahentaa sydänsairauksia. Kuten joidenkin edellä mainittujen kaasujen kohdalla, on olemassa keinoja vähentää joitakin näistä vaaroista.
Pesurit ja puhdistusaineet voivat poistaa monia hiilipäästöjä, kuten hiilidioksidia ja typpioksidia, joita yleisesti hiilessä esiintyy. Pesurit käyttävät usein kalkkikiveä imeäkseen haitallisia kaasuja kuin sieni, jolloin ne yleensä muuttuvat tahnaksi tai jauheeksi, joka ei vapaudu ilmakehään. Myös muut haitalliset materiaalit voidaan poistaa samankaltaisella prosessilla. Huolimatta puhtaan hiilitekniikan kehityksestä ei ole vieläkään kustannustehokasta tapaa poistaa hiilidioksidia.