Sugárszennyezés akkor következik be, ha a környezetbe kerülő radioaktív anyag mennyisége veszélyezteti a környezetet és az élő szervezeteket.

Sugárszennyezés léphet fel egyes röntgendiagnosztikai készülékek közelében, radioaktív anyagok nem megfelelő tárolása során, reaktorbalesetnél, illetve nukleáris támadáskor is. A sugárszennyezés következtében sugárbetegség alakulhat ki, melynek lefolyása függ az elszenvedett sugárdózistól.

Nagy dózis esetén hamar jelentkezhetnek a tünetek a bőrön, a központi idegrendszerben, az emésztőrendszerben és a vérképző rendszerben, míg a kisebb dózis hatása lehet, hogy csak évek múlva jelentkezik például különféle rákos megbetegedések formájában.

A legsúlyosabb sugárszennyezéssel járó nukleáris katasztrófa 1986. április 26-án következett be a csernobili atomerőmű sérülésekor, amikor rövid idő alatt nagy terület vált sugárszennyezetté. A baleset következtében sokan veszítették életüket, az atomerőmű körüli terület pedig napjainkban is tiltott zónának minősül. Hasonló pusztítást végzet a 2011. március 11-én történt fukusimai atomerőmű-baleset, melynek hatásai a mai napig jelen vannak.