يحدث التأثير البيئي للطيران بسبب محركات الطائرات التي تصدر الحرارة والضجيج والجزيئات والغازات التي تساهم في التغير المناخي والتعتيم العالمي. ينبعث من الطائرات جزيئات وغازات مثل غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) وبخار الماء والهيدروكربون وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت والرصاص والكربون الأسود، وتتفاعل هذه الانبعاثات مع نفسها ومع الغلاف الجوي. على الرغم من أن محركات العنفات المروحية والتوربينية أكثر كفاءة في استهلاك الوقود وأقل تلويثًا، لكن النمو السريع للسفر عبر الجو يساهم في ازدياد التلوث الكلي الناجم عن للطيران. من عام 1992 إلى 2005، زادت كيلومترات الركاب بمقدار 5.2% كل عام. في الاتحاد الأوروبي، زادت انبعاثات غازات الدفيئة الصادرة عن الطائرات بمقدار 87 % بين عام 1990 و2006.
تظهر الأبحاث الشاملة أنه على الرغم من الابتكارات الفعالة المترقبة لهياكل الطيارات والمحركات وديناميكا الهواء وعمليات الطيران، فإنه ليس هناك من نهاية تلوح في الأفق، حتى بعد عقود عديدة، لانبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون من السفر جوًا ومن الشحن الجوي، ويعود ذلك إلى النمو المستمر المتوقع للسفر عبر الجو. وهذا لأن انبعاثات الطيران العالمية قد فرت من التنظيم الدولي حتى عام 2016 وحينها وافق مؤتمر منظمة الطيران المدني الدولي الذي ينعقد كل ثلاث سنوات على إطلاق خطة موازنة وخفض الكربون للطيران الدولي. وبالإضافة إلى ذلك، بسبب الضرائب المنخفضة أو غير الموجودة على وقود الطيران، يتمتع السفر جوًا بميزة تنافسية عن أنماط النقل الأخرى بسبب انخفاض الأجور. وإن لم تطبق القيود السوقية في مكانها، سينتج عن نمو انبعاثات الطيران ازديادًا في انبعاثات القطاع لتصل تقريبًا إلى إجمالي ميزانية انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون العالمية السنوية بمنتصف القرن، وذلك إن تعيّن ضبط التغير المناخي على ازدياد في درجات الحرارة يبلغ 2 مئوية أو أقل.
ثمة جدل مستمر بشأن احتمالية فرض ضرائب على السفر الجوي وتضمين الطيران في خطة تجارة الانبعاثات مع رؤية من شأنها ضمان أخذ التكاليف الخارجية الكلية للطيران بالحسبان.