Chemická reakcia medzi slnečným ultrafialovým žiarením a atmosférou znečistenou uhľovodíkmi a oxidmi dusíka spôsobuje fotochemický smog. Toto je obzvlášť bežné pri výfukoch automobilov. Smog sa môže vyskytovať tak cez deň, ako aj v noci, ale fotochemický smog sa vyskytuje iba za prítomnosti slnečného žiarenia. Fotochemický smog je rozšíreným problémom po celom svete so zvyšujúcim sa obsahom znečisťujúcich látok v ovzduší.
Fotochemický smog nastáva, keď oxidy dusíka a prchavé organické zlúčeniny reagujú spoločne za prítomnosti slnečného žiarenia ako katalyzátor a pri nižších hladinách vytvárajú ozón. Oxidy dusíka pochádzajú z výfukov vozidla a prchavé organické zlúčeniny pochádzajú z mnohých chemikálií, ako sú farby a čistiace prostriedky. Účinky smogu na ľudské zdravie a životné prostredie sú vážne a škodlivé. Toxické chemikálie vytvorené vo fotochemickom smogu môžu dráždiť nosné cesty a oči. Problémy s dýchaním sa môžu zhoršiť v dôsledku dlhodobého vystavenia účinkom smogu. Niektoré z toxínov vytvorených chemickými reakciami vo fotochemickom smogu sú karcinogénne. Kyslá povaha smogu môže tiež spôsobiť poškodenie životného prostredia a štrukturálny rozklad v bytoch.
Mestá s geografiou, ktorá neumožňuje správne rozptýlenie emisií vetrom a pomáha dymu zachytiť sa extrémnymi poveternostnými podmienkami, zažívajú letný smog. Dostatok slnečného žiarenia a vysoké teploty počas leta urýchľujú chemické reakcie v atmosfére, ktoré zmiešané s vlhkosťou vytvárajú hustý smog. Teplotné inverzie vo vyšších nadmorských výškach občas vedú k vzniku letného fotochemického smogu zachytením vlhkej vrstvy vzduchu pod vrstvou teplého vzduchu, ktorá zadržuje znečisťujúce látky. Pobrežné mestá obklopené kopcami alebo horami sú hlavnými kandidátmi na letný smog.
Zimný smog vzniká v podstate nadmerným používaním fosílnych palív na vykurovanie domov a budov. Zimný fotochemický smog sa vytvára za extrémnych poveternostných podmienok, najmä počas zimnej výšky. Je to tak kvôli tomu, že v extrémne chladných podmienkach žije populácia miest s veľkým počtom v domoch vykurovaných krbom sa používa uhlie alebo iné horľavé látky, ktoré vytvárajú značné množstvo dymu a znečisťujúce látky. Tieto látky znečisťujúce ovzdušie sa vyskytujú v atmosfére na nižších úrovniach. Studený a vlhký vzduch zadržiava emisie dlhší čas prostredníctvom chemických reakcií, ktoré prebiehajú pomalšie. Mestá obklopené vyššími nadmorskými výškami, ktoré zažívajú silné sneženie, pravidelne čelia smogu.