Als saurer Regen werden Niederschläge bezeichnet, die durch Einwirkung verschiedener chemischer Substanzen einen niedrigeren pH-Wert als etwa 5,5 aufweisen. Sauer wird der Regen vor allem durch die Aufnahme von Stickstoffen und Schwefeldioxid (siehe auch Säuren), die als Nebenprodukte bei der Verbrennung fossiler Energieträger in Heizanlagen und Fahrzeugen freigesetzt werden. Der saure Regen gilt als einer der Hauptverursacher des Waldsterbens, da er Pflanzen direkt schädigt und durch eine chemische Veränderung der Böden deren Wachstumsbedingungen verändert.

Im Zuge der Verbrennung von schwefelhaltigen Energieträgern wie Erdöl, Erdgas oder Kohle werden Schwefeloxide und Stickstoffe an die Luft abgegeben. Durch die Zunahme an Haushalten sowie wachsenden Verkehr und Industrie steigen auch die Mengen dieser chemischen Stoffe. Schwefeldioxid verbindet sich in der Atmosphäre mit anderen Substanzen und bildet verschiedene Säuren, vor allem Salpeter- und Schwefelsäure. In der Atmosphäre werden die schwefelhaltigen Säuren vom Regen, aber auch von Schnee, Hagel und Nebel aufgenommen und gelangen auf die Weise auf den Boden, wo sie in die Erde sickern und sich auf den Blättern der Pflanzen ablagern.

Großflächige Waldschäden sind in vielen Fällen auf die Einwirkung der schwefelhaltigen Säuren zurückzuführen. Gelangen diese in den Boden, verändern sie dort das chemische Gleichgewicht, das den Pflanzen ihre Lebensgrundlage bietet. Durch die Versäuerung der Böden werden vor allem die empfindliche Nährstoffzusammensetzung und der Wasserhaushalt verändert, was zu Schädigungen an den Feinwurzeln der Bäume führt. Vor allem die Freisetzung von Aluminium und Schwermetallen werden für das Massensterben der Pflanzen verantwortlich gemacht. Sie beeinträchtigen die natürlichen Funktionen der feinen Wurzeln und des Pilzgeflechts, das diese umgibt. Als Folge können die Bäume lebensnotwendige Nährstoffe nicht mehr oder nur eingeschränkt aufnehmen. Das dabei entstehende Nährstoffdefizit führt langfristig dazu, dass der Baum seine Widerstandskraft verliert und anfällig auf Krankheiten und äußere Einflüsse wird.

Nicht nur Schädlinge wie etwa Borkenkäfer und Pilzerkrankungen haben mit den geschwächten Baumen leichtes Spiel. Durch den Nährstoffmangel wird auch das Gewebe empfindlicher und trocknet aus. Dies ist auf die direkte Einwirkung der im Regen enthaltenen Säuren zurückzuführen, die an den Blättern und Nadeln haften und dort die Funktion der sogenannten Spaltöffnungen beeinträchtigen. Wenn sich diese durch die Ablagerung der Säuren nicht mehr schließen können, kommt es zu einer Spaltöffnungsstarre. Der Baum kann Feuchtigkeit nicht mehr im Inneren speichern und trocknet allmählich aus. Ein Unwetter oder Sturm kann bei einem solchen kranken Baum schnell zu erheblichen Schäden am Stamm und den Ästen führen, da die Substanz porös und brüchig wird.

Während der saure Regen bei Pflanzen zu unterschiedlichen Krankheitsbildern führen und das Absterben ganzer Waldstriche verursachen kann, werden auch Gewässer und die darin lebenden Tiere durch dessen Einwirkung stark geschädigt. Der veränderte pH-Wert führt zu einer Auflösung von kalkhaltigen Gehäusen und Schalen von Weichtieren, verändert auch im Wasser die Wachstumsbedingungen von Pflanzen und entzieht vielen Tieren ihre Nahrungsquelle. Daher wird der saure Regen nicht nur mit dem Waldsterben, sondern auch mit einer Verminderung der Artenvielfalt in Zusammenhang gebracht. Darüber hinaus ist die schnelle Verwitterung von Gebäuden ebenfalls auf die Einwirkung des sauren Regens zurückzuführen.

In Regionen, in denen große Vorkommen von kalkhaltigem Gestein existieren, sind die Auswirkungen deutlich geringer, da Kalk die Säuren zu einem großen Teil neutralisiert. Daher werden heute in vielen Ländern Europas große Kalkmengen verstreut, um die Landschaft vor einer Übersäuerung zu bewahren. Dennoch ist es unumgänglich, den Ausstoß der Giftstoffe drastisch zu reduzieren, was vor allem durch den Einbau von Filtersystemen in industriellen Heizanlagen und Fahrzeugen gewährleistet wird. Die Stilllegung von Kraftwerken, die fossile Energieträger zur Stromgewinnung einsetzen, die Nutzung erneuerbarer Energien und der sparsame Umgang mit Energie im Allgemeinen sind wichtige Maßnahmen im Kampf gegen die Übersäuerung der Umwelt.