Een milieudilemma is een besluitvormingssituatie waarin verschillende opties verschillende en tegenstrijdige gevolgen voor het milieu hebben. Deze scenario's kunnen complex zijn en de 'juiste' keuze is niet altijd duidelijk. Een stad zou bijvoorbeeld kunnen overwegen een nieuwe snelweg aan te leggen of te investeren in openbaar vervoer, wetende dat de eerste optie de verkeersopstoppingen zal verminderen en de economische groei zal stimuleren, maar ook de vervuiling zal vergroten en zal bijdragen aan de klimaatverandering.

Andere milieudilemma's zijn onder meer de keuze om aardgas te fracken, of zonneparken op landbouwgrond te ontwikkelen, en of bedreigde diersoorten die de menselijke activiteiten kunnen bedreigen, moeten worden beschermd. Deze beslissingen zijn vaak moeilijk te nemen en er bestaat geen one-size-fits-all oplossing.

Milieudilemma's kunnen worden aangepakt met behulp van verschillende benaderingen, waaronder kosten-batenanalyse, milieueffectbeoordeling en besluitvormingsanalyse op basis van meerdere criteria. Deze methoden helpen de verschillende effecten van verschillende opties af te wegen en weloverwogen beslissingen te nemen.

Het is belangrijk op te merken dat milieudilemma's niet alleen maar gaan over het maken van de 'goede' of 'verkeerde' keuze. Het gaat veeleer om het identificeren en begrijpen van de verschillende gevolgen van verschillende opties en het nemen van de best mogelijke beslissing, gegeven de omstandigheden.