หลังคาเขียว (อังกฤษ: green roof) คือหลังคาของอาคารที่ปิดทับบางส่วนหรือทั้งหมดด้วยพืชพรรณและดิน หรือเครื่องปลูกอย่างอื่นบนชั้นแผ่นกันน้ำ ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงหลังคาที่ทาด้วยสีเขียว หรือวัสดุมุงสีเขียวใดๆ หลังคาเขียวอาจรวมส่วนประกอบอื่น เช่นแผ่นชั้นกันราก ระบบระบายน้ำและระบบรดน้ำต้นไม้สวนกระถางที่จัดบนหลังคาซึ่งต้นไม้ปลูกในกระถางอิสระไม่นับเป็น “หลังคาเขียว” ที่แท้จริงในความหมายนี้ แม้จะยังเป็นที่ถกเถียงกันได้อยู่คำว่า “หลังคาเขียว” อาจใช้กับหลังคาที่ใช้เทคโลโลยี “เขียว” บางรูปแบบ เช่นแผงผลิตไฟฟ้าจากพลังสุริยะด้วยก็ได้ หลังคาเขียวอาจหมายถึงหลังคาแบบอื่น เช่น หลังคานิเวศ (eco-roofs) หลังคามีชีวิต (living roofs) ที่มีเป้าหมายของแนวคิดเดียวกันปัจจุบัน ประโยชน์ของหลังคาเขียวได้ถูกนำมาใช้เป็นมาตรการหนึ่งทางสถาปัตยกรรมและการผังเมืองเพื่อช่วยบรรเทาปรากฏการณ์โลกร้อน