Hiilidioksidipäästöt ovat päästöjä, jotka johtuvat polttoaineen polttoprosessista, joka johtaa hiilidioksidin muodostumiseen. Se muodostuu kahdesta happiatomista ja yhdestä hiiliatomista. Vaikka hiilidioksidia esiintyy kaikissa kolmessa aineessa – kaasu, kiinteä ja nestemäinen – päästöt ovat aina kaasumaisia. Hiilidioksidipäästöjä voidaan kutsua myös hiilipäästöiksi. Hiilidioksidipäästöjä pidetään ympäristöongelmina, koska ne vaikuttavat maapallon kasvihuoneilmiöön.
Kun hiilipohjaisia fossiilisia polttoaineita poltetaan, syntyvät hiilidioksidipäästöt vapautuvat ilmakehään. Kaasu on hajutonta ja väritöntä ja suhteellisen vaaratonta. Hiilidioksidi on vaarallista vain silloin, kun se korvaa kaiken hapen suljetulla alueella. Siinä vaiheessa se voi aiheuttaa tukehtumisen. Kaasu vapautuu normaalisti ilmakehään eläinten elämässä ja kuluttaa kasvien elämässä.
Vaikka hiilidioksidipäästöt johtuvat luonnollisista prosesseista, sen uskotaan vastustavan maapallon luonnollista tasapainotusta. Suurin huolenaihe on ihmisen aiheuttamat mekaaniset päästöt. Yleisin näistä ihmisten aiheuttamista päästöistä tulee autoista ja voimalaitosten hiilipäästöistä. Yhdysvallat oli vuosikymmenien ajan edelläkävijä hiilidioksidipäästöissä. Vuonna 2006 Kiina ylitti ensimmäistä kertaa Yhdysvaltojen hiilidioksidipäästöt.
Suurin osa hiilidioksidipäästöjen huomiosta keskittyy sen rooliin ilmaston lämpenemisessä. Vaikka ilmakehässä on pieni kaasu ja se on vähäinen toimija ilmaston lämpenemisen aiheuttamien kaasujen joukossa, sen vaikutuksen uskotaan olevan merkittävä. Vaikka vesihöyryn osuus maapallon kasvihuoneilmiöstä on 95 prosenttia, monet tutkijat ja päättäjät uskovat, että ihmisen aiheuttama hiilidioksidimäärä on kallistanut tasapainon kohti etenevää lämpenemistä. Siksi on keskitytty siihen, miten hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää.
Päästöjen vähentämiseksi ponnistelut on keskittynyt kahden suuren syyllisen – hiilivoimalaitosten ja autojen – ympärille. Perinteiset menetelmät päästöjen vähentämiseksi ajoneuvoissa ovat olleet polttoainetalous ja puhtaammat polttoaineet. Puhtaammat polttoaineet eivät kuitenkaan juurikaan vähennä hiilidioksidia, vaikka ne voivat vähentää monia muita epäpuhtauksia. Nykyinen toiminta keskittyy enemmän vaihtoehtoisiin polttoaineisiin, kuten sähköön ja polttokennoihin. Hiilikasvit ovat toinen tekijä. Vaikka puhdas hiiliteknologia on keskittynyt hiilipesureihin, tekniikka ei ole vielä valmis käytännön käyttöön. Jotkut suosivat muita voimalaitostyyppejä, kuten ydinvoimaa, tuulta ja maakaasua, koska hiilidioksidipäästöt ovat vähäisiä tai niitä ei ole lainkaan.