Haloilmiö on ilmakehässä tapahtuva optinen ilmiö, joka on havaittavissa erilaisina taivaalla näkyvinä kuvioina, kuten erilaisina kirkastumina, kaarina ja renkaina. Ilmiöt aiheutuvat, kun Auringon, Kuun tai keinovalon valo taittuu tai heijastuu ilmassa olevista jääkiteistä.

Haloilmiöt syntyvät tavanomaisimmin 5-10 km korkeudella taivasta peittävissä harso- ja untuvapilvissä. Haloilmiöitä voi syntyä myös lähellä maanpintaa leijailevista jääkiteistä pakkasella. Haloilmiön värit vaihtelevat valkoisesta väristä koko spektrin väreihin. Värikkäät haloilmiöt sekoitetaankin helposti sateenkaareen, joka muodostuu, kun valo taittuu ilmassa olevista vesipisaroista. Värikäs haloilmiö on seurausta valon taittumisesta jääkiteessä, koska eri värisävyt taittuvat eri tavalla. Valkea haloilmiö syntyy, kun valo heijastuu jääkiteestä.

Erilaisia haloilmiöitä tunnetaan noin 50. Yleisempiä ovat 22 asteen rengas, sivuauringot, auringonpilarit ja 22 asteen rengasta sivuavat kaaret. Edellä mainittuja haloilmiöitä havaitaan Suomessa noin 2-3 kertaa viikossa.