วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม (Environmental science) คือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของสิ่งแวดล้อมต่อมนุษย์ และมนุษย์ต่อสิ่งแวดล้อม ในเรื่องของชนิด ปริมาณ และสัดส่วนของการอยู่ร่วมกันภายในระบบสิ่งแวดล้อมนั้นๆ ที่มีบทบาท และความสำคัญต่อมนุษย์เป็นหลักสำคัญ โดยจะเน้นถึงปัญหาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้น ใช้หลักการประยุกต์หลักการทางวิทยาศาสตร์ มาเพื่อการศึกษาสิ่งแวดล้อมอย่างมีขั้นตอนและมีเงื่อนไข สำหรับการค้นคว้าหาความจริงต่างๆ ซึ่งขั้นตอนเหล่านั้นได้แก่ การสังเกต, การบันทึก, การทดลอง และขบวนการให้เหตุผล แต่ยังคงพิจารณาถึง ชนิด ปริมาณ และสัดส่วนของสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ในสภาพธรรมชาติที่ไม่มีมนุษย์ยุ่งเกี่ยวโดยตรงด้วย หรืออยู่เป็นระบบที่จะมีบทบาทโดยตรง หรือต่อมนุษย์ไม่มีทางใดก็ทางหนึ่ง สามารถรวมถึง พืช สัตว์ ทะเล น้ำ ดิน อากาศได้ เป็นต้น จนสามารถนำความรู้ไปใช้ในการกำหนดมาตรฐานสิ่งแวดล้อมได้ และสามารถนำไปปฏิบัติได้กับแบบฉบับของชีวิต หรือนำไปปรับปรุงสิ่งแวดล้อมที่ตนเองอาศัยอยู่ให้เหมาะต่อคุณภาพชีวิตที่ดีได้
การศึกษาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมนั้นมีมานานแล้ว แต่ไม่ได้เรียกว่าเป็นการศึกษาสิ่งแวดล้อม แต่จะเป็นการศึกษาเฉพาะทาง เช่น การศึกษาทางภูมิศาสตร์ วนศาสตร์ เกษตรศาสตร์ สาธารณสุข ฯลฯ แต่ด้วยเหตุที่มีการเกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมและมีผลกระทบต่อมนุษย์ จึงมีการพัฒนารูปแบบการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมขึ้น แต่แนวทางในการศึกษาจะต้องใช้ความรู้หลายๆ ด้าน มาผสมผสานกันเพื่อก่อให้เกิดหลักการที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดการสิ่งแวดล้อม ดังนั้นการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมจึงต้องอาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์เป็นพื้นฐาน เพราะวิทยาศาสตร์เป็นศาสตร์ที่เรียนรู้ปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นในโลกอย่างเป็นขั้นตอน และเป็นกระบวนการที่นำไปสรุปอย่างมีกฎเกณฑ์และเป็นระบบ ซึ่งจะเป็นพื้นฐานในการศึกษาสิ่งแวดล้อม มีแนวทางในการศึกษาที่ชัดเจนถูกต้องและเป็นระบบยิ่งขึ้น
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามารถประยุกต์ใช้เพื่อเป็นแนวทางในการศึกษาสิ่งแวดล้อมได้ดังนี้
1. ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์หาชนิด ปริมาณ สัดส่วน และการกระจายของสิ่งแวดล้อม เช่น การหาปริมาณหรือชนิดของสิ่งของมีชีวิตในระบบนิเวศเป็นต้น
2. ศึกษาความสัมพันธ์ทางธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ
3. ศึกษากรับวนการเกิดมลสารหรือสารพิษในระบบสิ่งแวดล้อม ตลอดจนการใช้เทคโนโลยีเพื่อเข้าบำบัดมลพิษในสิ่งแวดล้อม
4. ศึกษาบทบาทของเทคโนโลยีที่นำมาใช้ในการผลิต ต้องไม่สร้างปัญหาให้แก่สิ่งแวดล้อม
5. ศึกษาการป้องกันและกำจัดของเสียจากกระบวนการในระบบสิ่งแวดล้อม เพื่อมิให้เกิดผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตของมนุษย์ นอกจากนี้ยังต้องศึกษาวิธีกำจัดของเสียเหล่านั้นให้สามารถใช้ประโยชน์ในรูปแบบที่มนุษย์จะใช้ดำรงชีวิตได้ เช่น การนำขยะมูลฝอยมาทำเป็นปุ๋ยชีวภาพ เป็นต้น
6. ใช้วิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษาพลังงาน ทั้งในการประยุกต์ใช้และรูปแบบของการอนุรักษ์ เช่น การใช้พลังงานทดแทนจากน้ำ ลม แสงอาทิตย์ เป็นต้น
7. ศึกษาพฤติกรรมและบทบาทของมนุษย์ ในกระบวนการทางเศรษฐกิจและสังคมว่ามีผลกระทบต่อทรัพยากรธรรมชาติ และสิ่งแวดล้อมอย่างไร เช่น การใช้ที่ดิน การใช้ทรัพยากรป่าไม้น้ำ แร่ อากาศ เป็นต้น
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้นจึงเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาสิ่งแวดล้อม เพราะเป็นที่ช่วยพิสูจน์หาความจริงหรือปรากฏการณ์ของสิ่งแวดล้อมโดยอาศัยหลักการและวิธีการผสมผสาน อันจะนำมาเพื่อความอยู่รอดและคุณภาพของชีวิตที่ยั่งยืนต่อไป
