Reaksi kimia antara radiasi ultraviolet matahari dan atmosfer yang tercemar hidrokarbon dan oksida nitrogen menyebabkan kabut fotokimia. Ini sangat umum dari knalpot mobil. Kabut asap dapat terjadi baik pada siang maupun malam hari, tetapi kabut fotokimia hanya terjadi dengan adanya sinar matahari. Kabut asap fotokimia adalah masalah yang tersebar luas di seluruh dunia karena polusi udara meningkat.
Kabut asap fotokimia terjadi ketika nitrogen oksida dan senyawa organik yang mudah menguap bereaksi bersama dengan adanya sinar matahari sebagai katalis dan membentuk ozon pada tingkat yang lebih rendah. Oksida nitrogen berasal dari knalpot kendaraan, dan senyawa organik yang mudah menguap berasal dari banyak bahan kimia, seperti cat dan bahan pembersih. Efek kabut asap terhadap kesehatan manusia dan lingkungan sangat serius dan berbahaya. Bahan kimia beracun yang terbentuk dalam kabut fotokimia dapat mengiritasi saluran hidung dan mata. Masalah pernapasan dapat menjadi lebih buruk karena paparan kondisi kabut asap yang berkepanjangan. Beberapa racun yang diciptakan oleh reaksi kimia dalam asap fotokimia bersifat karsinogenik. Sifat asam dari kabut asap juga dapat menyebabkan kerusakan lingkungan dan pembusukan struktur di tempat tinggal.
Kota-kota dengan geografi yang tidak memungkinkan penyebaran emisi yang tepat oleh angin dan membantu asap terperangkap oleh kondisi cuaca ekstrem mengalami kabut asap musim panas. Kelimpahan sinar matahari dan suhu tinggi selama musim panas mempercepat reaksi kimia di atmosfer, yang bercampur dengan kelembaban, menciptakan kabut asap tebal. Kadang-kadang, pembalikan suhu pada ketinggian yang lebih tinggi menyebabkan pembentukan kabut fotokimia musim panas dengan menjebak lapisan udara lembab di bawah lapisan udara hangat, yang menahan polutan. Kota-kota pesisir yang dikelilingi oleh perbukitan atau pegunungan adalah kandidat utama untuk kabut asap musim panas.
Asap musim dingin pada dasarnya diciptakan oleh penggunaan bahan bakar fosil yang berlebihan untuk memanaskan rumah dan bangunan. Asap fotokimia musim dingin terbentuk selama kondisi cuaca ekstrem, terutama selama puncak musim dingin. Hal ini karena selama kondisi yang sangat dingin, populasi kota yang memiliki jumlah besar rumah dengan pemanas perapian menggunakan batu bara atau bahan mudah terbakar lainnya yang menghasilkan asap dalam jumlah besar dan polutan. Polutan udara ini muncul pada tingkat yang lebih rendah di atmosfer. Udara dingin dan lembab menahan emisi untuk waktu yang lebih lama melalui reaksi kimia yang berlangsung pada tingkat yang lebih lambat. Kota-kota yang dikelilingi oleh ketinggian yang lebih tinggi di sekitarnya, yang mengalami hujan salju lebat, menghadapi kabut asap secara teratur.