Sao băng, hay sao sa, là đường nhìn thấy của các thiên thạch khi chúng đi vào bầu khí quyển Trái Đất với nhiệt độ và áp suất cao khiến thiên thạch phát sáng khi chuyển động.
Theo định nghĩa từ điển tiếng Việt, "sao băng" là "tinh vân khi đi qua Trái Đất tạo thành". Hiện tượng này chủ yếu xảy ra khi các thiên thạch, bụi vũ trụ xâm nhập vào khí quyển do lực hấp dẫn của Trái Đất. Chúng di chuyển với vận tốc khoảng 100.000km/h, va chạm với các phân tử khí quyển và trở nên nóng sáng khi tiếp xúc với không khí. Sự đốt nóng này sinh ra ánh sáng và nhiệt độ cao, tạo nên vệt sáng trên bầu trời.
Thiên thạch có nguồn gốc từ bụi vũ trụ, mảnh vụn từ sao chổi hoặc các tiểu hành tinh. Hầu hết các thiên thạch bị đốt cháy trước khi chạm vào mặt đất, tuy nhiên nếu có kích thước lớn, chúng có thể rơi xuống và tạo nên những hố lòng chảo sâu trên lục địa.
Khi một ngôi sao chổi đi qua gần Mặt Trời, nó sẽ bị mất một phần lớp băng và bụi của mình, tạo thành những dải bụi trên quỹ đạo của nó. Khi một ngôi sao chổi đi qua gần Trái Đất, các bụi khí của nó sẽ bay vào khí quyển, tạo ra mưa sao băng.
Mỗi trận mưa sao băng có thể kéo dài trong nhiều ngày, nhưng khoảng thời gian mà sao băng xuất hiện nhiều nhất lại khá ngắn. Trong khoảng cực điểm, số lượng sao băng quan sát được có thể lên đến mười hoặc một trăm, hay nhiều hơn. Thậm chí, đôi lúc, còn có những trận mưa sao băng dày đặc, mật độ có thể lên đến hàng nghìn hay thậm chí hàng chục nghìn sao mỗi giờ. Cơn mưa sao băng như vậy được gọi là bão sao băng.
Các trận mưa sao băng thường được đặt tên theo tên chòm sao mà chúng xuất hiện, hoặc theo tên của tổ chức hoặc nhà khoa học phát hiện ra chúng. Ví dụ, mưa sao băng Quadrantids xuất hiện trong chòm sao Bộ Tứ (Quadrant), mưa sao băng Leonids được đặt tên theo chòm sao Sư Tử (Leo), và mưa sao băng Geminids được đặt tên theo chòm sao Song Tử (Gemini).
Để quan sát sao băng, cần có điều kiện về trời mây và mức độ ô nhiễm ánh sáng của môi trường. Những nơi có thể nhìn được chòm sao thì có thể dễ quan sát mưa sao băng hơn. Ở Việt Nam, chỉ có thể quan sát được các sao băng vào khoảng tháng 4 đến tháng 9 ở bán cầu Bắc vì đây là thời gian các hành tinh nằm ở vị trí đối diện mặt trời.
Nhìn chung, sao băng là một hiện tượng tự nhiên đẹp đẽ và bí ẩn, thu hút sự quan tâm của con người qua nhiều thế hệ.