星载大气激光雷达是指以卫星为搭载平台，激光光束从高空直接进入大气层中，用于获取高品质测量数据的激光雷达。星载大气激光雷达可提供二氧化碳浓度、云-气溶胶、云垂直廓线、航迹旋涡、行星边界层特性等数据，对预报预警大气污染、掌握大气颗粒物形成机制、提升定量遥感服务能力等具有重要意义。
激光雷达是一种利用激光来实现精确测距的传感器。激光雷达在气象、测绘、自动驾驶、虚拟现实、军事等领域应用广泛，2023年，我国激光雷达市场规模约42.3亿元。根据载荷平台不同，激光雷达分为机载雷达、星载雷达、船载激光雷达、弹载激光雷达等。星载激光雷达的轨道高度高，与机载激光雷达相比，具有测量范围广泛、观测视野广、时空分辨率高、全天时运行等优势。
星载大气激光雷达研究起步于上世纪九十年代初，晚于机载大气激光雷达。全球范围内，美国是星载大气激光雷达领域领导者，在其技术、应用、规模等方面均处于领先水平。美国于1994年开始通过星载大气激光雷达探测地球大气，2006年发射了携带有CALIOP激光雷达的CALIPSO卫星，该载荷是美国发射最成功的大气探测激光雷达。
与欧美国家相比，我国星载大气激光雷达研究起步晚，早期大气环境监测能力缺失。近几年，随着国内技术突破、研究深入，星载大气激光雷达才得到发展。我国星载激光雷达研究机构有上海光机所、中科院遥感所、技物所、中电集团27所、武汉大学、哈尔滨工业大学、北京空间机电研究所等。
2022年之前国内无在轨工作的星载大气探测激光雷达，2022年4月，由中国科学院上海光机所研制的大气探测激光雷达（ACDL）随DQ-1卫星成功发射。ACDL是国际首个星载二氧化碳探测激光雷达、首个高光谱气溶胶探测激光雷达，主要任务是通过激光探测沿卫星运动轨迹探测全球大气气溶胶和云的高分辨垂直剖面。
星载大气激光雷达具有高精度、高分辨、全天时、三维成像、高效成图等优势，在大气环境监测、环境治理、气候变化研究等领域具有重要作用。我国星载大气激光雷达研制、应用起步晚，与美国相比仍有较大差距，未来在此方面仍需加大投入和研究的力度。