Uma reação química entre a radiação ultravioleta solar e uma atmosfera poluída com hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio causa poluição fotoquímica. Isso é especialmente comum no escapamento de automóveis. O smog pode ocorrer tanto durante o dia como à noite, mas o smog fotoquímico só acontece na presença de luz solar. O smog fotoquímico é um problema generalizado em todo o mundo à medida que aumentam os poluentes atmosféricos.
A poluição fotoquímica ocorre quando os óxidos de nitrogênio e os compostos orgânicos voláteis reagem juntos na presença da luz solar como um catalisador e formam o ozônio em níveis mais baixos. Os óxidos de nitrogênio vêm de escapamentos de veículos e os compostos orgânicos voláteis vêm de muitos produtos químicos, como tintas e agentes de limpeza. Os efeitos da poluição atmosférica na saúde humana e no meio ambiente são sérios e prejudiciais. Os produtos químicos tóxicos formados em uma poluição fotoquímica podem irritar as vias nasais e os olhos. Os problemas respiratórios podem ser agravados devido à exposição prolongada às condições de poluição atmosférica. Algumas das toxinas criadas por reações químicas na poluição fotoquímica são cancerígenas. A natureza ácida da poluição atmosférica também pode causar danos ambientais e deterioração estrutural das habitações.
Cidades com uma geografia que não permite a dispersão adequada de emissões pelo vento e ajuda a manter a fumaça presa por condições climáticas extremas experimentam a poluição do verão. A abundância de luz solar e as altas temperaturas durante o verão aceleram as reações químicas na atmosfera, que, misturadas com a umidade, cria uma densa fumaça. Às vezes, as inversões de temperatura em altitudes mais elevadas levam à formação de smog fotoquímico de verão ao aprisionar uma camada úmida de ar abaixo de uma camada de ar quente, que retém os poluentes. Cidades costeiras cercadas por colinas ou montanhas são as principais candidatas à poluição do verão.
A poluição do inverno é essencialmente criada pelo uso excessivo de combustíveis fósseis para aquecer casas e edifícios. O smog fotoquímico de inverno se forma durante condições climáticas extremas, especialmente durante o auge do inverno. Isso ocorre porque durante condições extremamente frias, as populações das cidades que têm um grande número de casas com aquecimento central usam carvão ou outros combustíveis que geram quantidades consideráveis de fumaça e poluentes. Esses poluentes atmosféricos aparecem nos níveis mais baixos da atmosfera. O ar frio e úmido retém as emissões por mais tempo por meio das reações químicas que ocorrem em um ritmo mais lento. As cidades cercadas por elevações mais altas circundantes, que sofrem fortes nevascas, enfrentam a poluição regularmente.