单原子气体是物理及化学上的名词，是指只由一个原子组成的气体，所有的化学元素在相当高温下都是单原子气体。

单原子气体的运动只需考虑移动（电子激发在室温不需考虑），因此在绝热过桯下，单原子气体的理想热容比（Cp/Cv）为5/3，和双原子气体需考虑旋转（但室温不需考虑振动）的情形不同。对于理想的单原子气体：

其中R为气体常数。

标准状态下只有稀有气体是稳定的单原子气体，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡。较重的稀有气体可以形成化合物，不过较轻的稀有气体不容易发生反应，例如氦是最简单的稀有气体，只有二个电子，表示形成一层完整的电子层，因此较不容易反应。

稀有气体和其他同核分子双原子气体（像氮气）合称为“元素气体”，以和其他化合物的气体区分。

宇宙中氢原子占了75%的元素质量。

化学家注意到很久以前像一些气体（像氢气、氧气及氯气）生成时，这些自由基比正常情形更容易反应，此状态曾被命名为新生态（英语：Nascent state (chemistry)）。其活性可以强化一些化学反应，其高反应性的原因是因为当时这些气体是单原子的自由基。