En kjemisk reaksjon mellom ultrafiolett solstråling og en atmosfære forurenset med hydrokarboner og nitrogenoksider forårsaker fotokjemisk smog. Dette er spesielt vanlig fra bil eksos. Smog kan skje både om dagen og om natten, men fotokjemisk smog skjer bare i nærvær av sollys. Fotokjemisk smog er et utbredt problem over hele verden ettersom luftforurensninger øker.
Fotokjemisk smog skjer når nitrogenoksider og flyktige organiske forbindelser reagerer sammen i nærvær av sollys som en katalysator og danner ozon ved lavere nivåer. Nitrogenoksidene kommer fra eksos fra kjøretøyer, og flyktige organiske forbindelser kommer fra mange kjemikalier, som maling og rengjøringsmidler. Effekten av smog på menneskers helse og miljøet er alvorlig og skadelig. De giftige kjemikaliene dannet i en fotokjemisk smog kan irritere nesegangene og øynene. Pusteproblemer kan forverres på grunn av langvarig eksponering for smogforhold. Noen av giftstoffene som oppstår ved kjemiske reaksjoner i fotokjemisk smog er kreftfremkallende. Smogens sure natur kan også forårsake miljøskader og strukturelt forfall i boliger.
Byer med geografi som ikke tillater riktig spredning av utslipp fra vind og hjelper røyken til å bli fanget av ekstreme værforhold, opplever sommersmog. Overfloden av sollys og høye temperaturer om sommeren fremskynder kjemiske reaksjoner i atmosfæren, som, blandet med fuktighet, skaper tett smog. Noen ganger fører temperaturinversjoner i større høyder til dannelse av sommerfotokjemisk smog ved å fange et fuktig lag med luft under et lag med varm luft, som holder forurensningene oppe. Kystbyer omgitt av åser eller fjell er hovedkandidater for sommersmog.
Vintersmog er i hovedsak skapt av overdreven bruk av fossile brensler for å varme opp hjem og bygninger. Vinterfotokjemisk smog dannes under ekstreme værforhold, spesielt på høyden av vinteren. Dette er fordi populasjoner i byer som har et stort antall ildstedoppvarmede hjem bruker kull eller andre brennbare stoffer som genererer betydelige mengder røyk og forurensende stoffer. Disse luftforurensningene vises på de lavere nivåene i atmosfæren. Den kalde og fuktige luften beholder utslippene over lengre tid gjennom de kjemiske reaksjonene som foregår i lavere hastighet. Byer som er innhyllet av omgivende høyere høyder, som opplever tunge snøfall, møter smog regelmessig.