De milieubeweging is het geheel van activiteiten en organisaties die zich bezighouden met bescherming van het milieu, inclusief organisaties die zich bezig houden met de bescherming van het klimaat en de natuur. Vaak worden organisaties die ijveren voor duurzame energieopwekking zoals energiecoöperaties er ook toe gerekend, soms ook dierenbeschermingsorganisaties.
Milieugroepen waren al aan het eind van de negentiende eeuw actief, maar de milieubeweging kwam pas echt op gang na de Tweede Wereldoorlog en in het bijzonder rond 1970. In de westerse landen speelden daarbij excessen een belangrijke rol, zoals de Great Smog in 1952 waardoor in Londen duizenden doden vielen. Waar de luchtverontreiniging in dit incidentele geval duidelijk zichtbaar was, geldt dit veel minder voor de structurele luchtvervuiling die in de twintigste eeuw mogelijk aan tussen de 25 en 40 miljoen mensen het leven heeft gekost. In verscheidene boeken en rapporten werd de aard en de omvang van de milieuproblematiek indringend aan de orde gesteld. Invloedrijk waren bijvoorbeeld Silent Spring van Rachel Carson uit 1962 over de invloed van landbouwvergiften en het rapport De grenzen aan de groei van de Club van Rome uit 1972, dat onder meer inging op de bevolkingsgroei en de daarmee samenhangende voedselproblemen en eindigheid van fossiele brandstoffen. Organisaties als Friends of the Earth International (1971), Milieudefensie (1971), Greenpeace, het Wereldnatuurfonds en duizenden kleinere organisaties werden opgericht als onderdeel van een veel bredere maatschappelijke beweging waartoe onder meer de studentenbeweging, de vrouwenbeweging en de vredesbeweging behoorden.
Vanwege het internationale karakter van het probleem, de grote economische belangen, de wetenschappelijke onzekerheden en de vaak niet direct zichtbare effecten, bleek het moeilijk er grip op te krijgen. In arme industrialiserende landen waar de publieke opinie veel minder invloed had, was het overheidsingrijpen nog veel minder adequaat. Twee moeilijk aan te pakken problemen waar de milieubeweging veel aandacht aan besteedt, zijn klimaatverandering en de afname van de biodiversiteit. Deze problemen hebben verstrekkende gevolgen voor het menselijk leefmilieu. In het begin van de eenentwintigste eeuw ontstonden allerlei groepen die zich in het verlengde van en deels als aanvulling op initiatieven rond energie bezighielden met alternatieve energie. Soms wordt gesproken van een aparte duurzaamheidsbeweging, energiebeweging of klimaatbeweging.