Hiukkaset kuvaavat kiinteitä aineita tai nesteitä, jotka ovat hyvin pieniä ja yleensä ilmassa, jolloin niitä voidaan kutsua myös hiukkassaasteiksi. Hiukkasen koko voi vaihdella vain kahdesta tai kolmesta molekyylistä palasiksi, jotka ovat selvästi nähtävissä ihmissilmälle, vaikka ne ovat vielä pieniä. Hiukkasia on kahdenlaisia, primaarisia ja toissijaisia. Ensisijaiset hiukkaset syntyvät suoraan lähteestä ja laukaistaan jotenkin ilmaan, missä ne voivat jäädä suspendoituneiksi tunteista viikkoihin koosta riippuen. Toissijaisia hiukkasia muodostuu itse asiassa ilmaan, kun eri molekyylit ja olosuhteet aiheuttavat kemiallisia reaktioita.
Suurin osa hiukkasista mitataan mikrometreinä. Pienimmät hiukkaset, joita kutsutaan pieniksi hiukkasiksi, ovat 2.5 mikrometriä tai pienempiä. Karkeat hiukkaset ovat suurempia, mitat 2.5 – 10 mikrometriä. Visuaalisesti pienet hiukkaset, jos niitä voi nähdä, näyttävät höyryltä tai savulta. Suuremmat karkeat hiukkaset voivat olla yksilöllisesti näkyvissä ja voivat muodostaa rakeisia pilviä epäpuhtauksista.
Ilmakehä ei ole ainoa paikka, jossa hiukkasia voi esiintyä. Se voi myös olla nesteissä, kuten merivedessä ja kemiallisissa liuoksissa. Nesteessä olevilla hiukkasilla on mahdollisuus päästä ilmaan haihtumalla tai sekoittamalla, mikä voi itse asiassa fyysisesti heittää hiukkaset ilmaan. Yksi esimerkki tästä on suola meressä, jonka tuuli ja haihtuminen voivat aiheuttaa suspendoitumisen ilmaan. Todisteita tästä ovat suolavesimuodostumien lähellä olevissa metallirakenteissa, jotka voivat kärsiä suolaa maahan kuljettavien ilmahiukkasten syövyttävistä vaikutuksista.
Hiukkaslähteitä on monia, jotkut ihmisen tekemiä ja toiset luonnollisia. Yksi suurimmista sekä hienojen että karkeiden hiukkasten lähteistä on teiltä ilmaan potkittu pöly. Muita lähteitä ovat fossiilisten polttoaineiden kuten hiilen polttaminen, metsäpalot, tulivuorenpurkaukset ja bensiiniä polttoaineena käyttävien autojen moottoreiden päästöt. Mitä hienommat hiukkaset, sitä kauemmin ne pysyvät ilmakehässä, jolloin jotkut voivat matkustaa melko pitkälle ennen kuin sade tai painovoima tuovat ne maahan.
Yksi hiukkasten, erityisesti hienotyypin, vaaroista on, että sitä voidaan hengittää. Jos hiukkaset, jotka voivat koostua mistä tahansa satojen kemikaalien ja alkuaineiden yhdistelmästä, voivat päästä nenän ja suun puolustuksen läpi, ne voivat löytää tiensä keuhkoihin ja mahdollisesti jopa siirtyä verenkiertoon. Tämä voi aiheuttaa hengitysvaikeuksia ja mahdollisesti lisätä riskiä tietyntyyppisille syöpille tai sydänsairauksille.
Toinen hiukkasten aiheuttama ongelma on muutos ilmakehän absorboimaan auringon säteilyä. Riittävän korkea hiukkaspitoisuus ilmakehässä voi muuttaa sitä, miten lämpö kulkee ilmakehän läpi pintaan ja kuinka pinnasta takaisin heijastunut lämpö palaa avaruuteen. Jotkut hiukkaset kykenevät hajottamaan säteilyä aiheuttaen vähemmän lämpöä pääsemään maahan ja estäen samalla maapalloa saavuttavan säteilyn pääsemästä takaisin avaruuteen normaalisti.