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En climatologie et en matière de politique climatique, la neutralité carbone à l'intérieur d'un périmètre donné est un état d'équilibre entre les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine et leur retrait de l'atmosphère par l'homme ou de son fait. La différence entre les gaz émis et extraits étant alors égale à zéro, la neutralité carbone est également désignée par l’expression « zéro émissions nettes » (ZEN) ou encore « zéro net » (en anglais net zero).

Le retrait de gaz à effet de serre de l'atmosphère — on parle également d'émissions négatives — concerne essentiellement le dioxyde de carbone. On distingue généralement les méthodes utilisées par l'homme pour restaurer, sauvegarder ou renforcer la capacité d'absorption des puits de carbone naturels (forêts, sols et océans) et les méthodes faisant appel à la technologie, appelées « technologies d'émissions négatives » (TEN).

Le concept de neutralité carbone fait l'objet de différentes interprétations et les questions de méthodologie sont nombreuses. On relève ainsi des différences dans les gaz pris en compte (CO2 seul ou tous), dans le périmètre des émissions considérées (approche « territoire » ou « empreinte »), dans les facteurs d'émission utilisés pour les inventaires et dans les puits de carbone pris en compte, car il est difficile d'établir une frontière nette entre ce qui ressort de la main de l'homme ou de celle de la nature. Dans la mise en œuvre, certains font appel aux technologies d'émissions négatives, d'autres non. Il en est de même pour la compensation carbone, qui est pratiquée ou non.

Dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique, atteindre la neutralité carbone au niveau mondial avant la fin du siècle est présenté par de nombreuses institutions (GIEC, CCNUCC, etc.) comme une nécessité pour limiter la hausse des températures à +2 °C, voire +1,5 °C par rapport à l’ère préindustrielle, un des objectifs majeurs de l’accord de Paris de 2015. Ainsi, le rapport spécial du GIEC sur les conséquences d'un réchauffement planétaire de 1,5 °C de 2018 montre que les émissions nettes anthropiques (causées par l'homme) de CO2 doivent tomber à zéro d'ici à 2050 pour un réchauffement global limité à +1,5 °C, ou d'ici à 2075 pour un réchauffement limité à +2 °C.

L'accord de Paris a été le premier accord international utilisant la notion de neutralité carbone à l'échelle mondiale. Mais auparavant, et dès le début des années 2000, l’objectif de neutralité carbone a été décliné à l’échelle de pays, de territoires, de villes,