Hava kirliliği modellemesi, kirleticilerin atmosferde nasıl davrandığını anlamak veya tahmin etmek için matematik teorisini kullanan bir araçtır. Modelleme, kirlilik kaynakları ile çevre hava kalitesi üzerindeki etkileri arasındaki ilişkiyi tahmin etmeye yardımcı olur. Hava kalitesi dağılım modellemesi, çeşitli emisyon kaynaklarından gelen hava kalitesi konsantrasyonlarını tahmin etmek için bilgisayar simülasyonunu kullanmaktadır. Sıcaklık, rüzgar yönü ve rüzgar hızı gibi meteorolojik veriler kullanılarak konsantrasyon hesabı yapmaktadır. Bu modeller, doğrudan atmosfere yayılan birincil kirleticileri karakterize etmek için tasarlanmıştır. Bazı modeller ayrıca atmosfer içindeki karmaşık kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak ortaya çıkan ikincil kirleticileri de karakterize etmektedir. Pek çok farklı yöntem ve teknik olmakla birlikte, amaç her zaman mevcut bir veri setini kullanarak belirli bir alan üzerindeki kirleticinin etkisini değerlendirmektir.