ฝุ่นรังสีนิวเคลียร์ (อังกฤษ: nuclear fallout) คือสิ่งที่เป็นอันตรายทางกัมมันตภาพรังสีที่เหลืออยู่จากการระเบิดทางนิวเคลียร์ ที่ใช้ชื่อนี้ เนื่องจากมัน "ตกลงมา" (falls out) จากบรรยากาศทำให้มีการกระจายออกไปในขณะที่เกิดการระเบิด โดยปกติจะหมายถึงฝุ่นกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นจากการระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์ ฝุ่นกัมมันตรังสีเหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาคร้อน (hot particle) ซึ่งทำให้เกิดการปนเปื้อนสารกัมมันตรังสีในห่วงโซ่อาหาร