湍流扩散是指湍流运动导致大气或水体中的污染物质或其他物质与周围清洁流体的混合。如湍流气流中的一个烟团，起始时刻外形规则，由于湍流速度涨落而逐渐变形，涨落速度的湍涡以携带部分污染物进入清洁空气中，而另一批湍涡将干净空气混入烟团从而实现湍流扩散。湍流扩散效果可以采用湍流通量定量表示，即单位时间单位面积污染物扩散的平均输送量。设u‘、v‘、w‘是某一位置湍流速度的三个分量，c’是该处污染物混合比浓度的涨落，各横道表示平均值（参见大气扩散梯度输送理论）。湍流是大量分子组成的湍涡的宏观运动，湍流扩散也属于宏观运动范畴没，有别于大量单个分子微观迁移构成的分子扩散。在湍流大气中湍流扩散能力远比分子扩散强，一般地说，不必考虑污染物质的分子扩散作用。大气湍流扩散是大气污染物散布的一种重要的过程，尤其在局地性大气污染问题中更有特殊重要作用，随着散布时间加长才逐渐退居次要地位。