Chemická reakce mezi slunečním ultrafialovým zářením a atmosférou znečištěnou uhlovodíky a oxidy dusíku způsobuje fotochemický smog. To je zvláště běžné u výfuků automobilů. Smog se může objevit jak ve dne, tak v noci, ale fotochemický smog se vyskytuje pouze za přítomnosti slunečního světla. Fotochemický smog je rozšířeným problémem po celém světě, protože se zvyšuje množství látek znečišťujících ovzduší.
Fotochemický smog nastává, když oxidy dusíku a těkavé organické sloučeniny reagují společně za přítomnosti slunečního světla jako katalyzátoru a vytvářejí ozon na nižších úrovních. Oxidy dusíku pocházejí z výfuku vozidla a těkavé organické sloučeniny pocházejí z mnoha chemikálií, jako jsou barvy a čisticí prostředky. Účinky smogu na lidské zdraví a životní prostředí jsou závažné a škodlivé. Toxické chemikálie vytvořené ve fotochemickém smogu mohou dráždit nosní dírky a oči. Problémy s dýcháním se mohou zhoršit v důsledku dlouhodobého vystavení smogovým podmínkám. Některé z toxinů vytvářených chemickými reakcemi ve fotochemickém smogu jsou karcinogenní. Kyselá povaha smogu může také způsobit poškození životního prostředí a strukturální rozpad v obydlích.
Města s geografickým územím, které neumožňuje řádné rozptýlení emisí větrem a pomáhá kouři zachytit se extrémními povětrnostními podmínkami, zažívají letní smog. Množství slunečního světla a vysoké teploty v létě zrychlují chemické reakce v atmosféře, které ve směsi s vlhkostí vytváří hustý smog. Občas teplotní inverze ve vyšších nadmořských výškách vedou k tvorbě letního fotochemického smogu zachycením vlhké vrstvy vzduchu pod vrstvou teplého vzduchu, která zadržuje znečišťující látky. Pobřežní města obklopená kopci nebo horami jsou hlavními kandidáty na letní smog.
Zimní smog je v zásadě vytvářen nadměrným používáním fosilních paliv k vytápění domů a budov. Zimní fotochemický smog se tvoří za extrémních povětrnostních podmínek, zejména během zimní výšky. Je to proto, že za extrémně chladných podmínek populace měst, které mají velký počet v domech vytápěných krbem se používá uhlí nebo jiná hořlavina, která generuje značné množství kouře a znečišťující látky. Tyto látky znečišťující ovzduší se objevují na nižších úrovních v atmosféře. Studený a vlhký vzduch zadržuje emise po delší dobu prostřednictvím chemických reakcí, které probíhají pomaleji. Města obklopená vyššími nadmořskými výškami, která zažívají silné sněžení, pravidelně čelí smogu.