熱島效應，也稱爲城市熱島效應，是指一箇地區的氣溫高於周圍地區的現象。
這種現象最顯著的特徵是城市氣溫比郊區氣溫高，通常發生在城市化程度較高的地區。城市熱島效應的原因包括城市下墊面性質的改變（例如，建築物、柏油路和水泥路面的熱容量和吸熱率大於自然植被和土壤）、大氣污染以及人工廢熱的排放等。這些因素導致城市地區升溫更快，形成類似高溫孤島的現象。在城市上空的不同高度，市區溫度通常高於郊區溫度，這種溫度差異在等溫線圖上表現爲城市中心形成一箇高溫區域，包圍在低溫的郊區之中，形似海面上的島嶼。
此外，熱島效應還可能導致空氣質量下降和其他環境問題。