Kemijska reakcija između sunčevog ultraljubičastog zračenja i atmosfere zagađene ugljikovodicima i dušikovim oksidima uzrokuje fotokemijski smog. To je osobito često iz ispušnih plinova automobila. Smog se može dogoditi i danju i noću, ali fotokemijski smog događa se samo u prisutnosti sunčeve svjetlosti. Fotokemijski smog raširen je problem u cijelom svijetu kako se zagađivači zraka povećavaju.
Fotokemijski smog događa se kada dušični oksidi i hlapljivi organski spojevi reagiraju zajedno u prisutnosti sunčeve svjetlosti kao katalizator i stvaraju ozon na nižim razinama. Dušikovi oksidi potječu iz ispušnih plinova vozila, a hlapljivi organski spojevi dolaze iz mnogih kemikalija, poput boje i sredstava za čišćenje. Učinci smoga na ljudsko zdravlje i okoliš ozbiljni su i štetni. Otrovne kemikalije nastale u fotokemijskom smogu mogu nadražiti nosne prolaze i oči. Problemi s disanjem mogu se pogoršati zbog duljeg izlaganja uvjetima smoga. Neki toksini stvoreni kemijskim reakcijama u fotokemijskom smogu su kancerogeni. Kisela priroda smoga također može prouzročiti oštećenja okoliša i strukturno propadanje u stanovima.
Gradovi s zemljopisnim zemljopisom koji ne dopušta pravilno širenje emisija vjetrom i pomaže dimu zarobljenom ekstremnim vremenskim uvjetima doživljavaju ljetni smog. Obilje sunčeve svjetlosti i visoke temperature tijekom ljeta ubrzavaju kemijske reakcije u atmosferi, što pomiješano s vlagom stvara gusti smog. Ponekad temperaturne inverzije na većim nadmorskim visinama dovode do stvaranja ljetnog fotokemijskog smoga zarobljavanjem vlažnog sloja zraka ispod sloja toplog zraka koji zadržava onečišćujuće tvari. Obalni gradovi okruženi brdima ili planinama glavni su kandidati za ljetni smog.
Zimski smog u osnovi nastaje pretjeranom uporabom fosilnih goriva za zagrijavanje domova i zgrada. Zimski fotokemijski smog stvara se za vrijeme ekstremnih vremenskih uvjeta, posebno tijekom jesenje zime. To je zato što za vrijeme ekstremno hladnih uvjeta stanovništvo gradova koji imaju velik broj domovi u kojima se grije ognjište koriste ugljen ili druge zapaljive tvari koje stvaraju znatne količine dima i zagađivači. Ovi onečišćivači zraka pojavljuju se na nižim razinama u atmosferi. Hladan i vlažan zrak zadržava emisiju dulje vrijeme kroz kemijske reakcije koje se odvijaju sporije. Gradovi koji se boksaju u okolnim višim uzvišenjima, koja doživljavaju jake snježne padavine, redovito se suočavaju s smogom.
