Kemična reakcija med sončnim ultravijoličnim sevanjem in atmosfero, onesnaženo z ogljikovodiki in dušikovimi oksidi, povzroča fotokemični smog. To je še posebej pogosto pri avtomobilskih izpušnih plinih. Smog se lahko zgodi tako podnevi kot ponoči, fotokemični smog pa se zgodi le ob prisotnosti sončne svetlobe. Fotokemični smog je razširjena težava po vsem svetu, saj se onesnaževala zraka povečujejo.
Fotokemični smog se zgodi, ko dušikovi oksidi in hlapne organske spojine v prisotnosti sončne svetlobe reagirajo skupaj kot katalizator in tvorijo ozon na nižjih ravneh. Dušikovi oksidi prihajajo iz izpušnih plinov vozil, hlapne organske spojine pa iz številnih kemikalij, kot so barve in čistila. Učinki smoga na zdravje ljudi in okolje so resni in škodljivi. Strupene kemikalije, ki nastanejo v fotokemičnem smogu, lahko dražijo nosne poti in oči. Težave z dihanjem se lahko poslabšajo zaradi dolgotrajnejše izpostavljenosti smogu. Nekateri toksini, ustvarjeni s kemičnimi reakcijami v fotokemičnem smogu, so rakotvorni. Kisla narava smoga lahko povzroči tudi okoljsko škodo in strukturno propadanje stanovanj.
Mesta z geografijo, ki ne omogoča ustreznega razprševanja emisij z vetrom in pomaga dimu, ki ga ujamejo ekstremne vremenske razmere, doživijo poletni smog. Obilje sončne svetlobe in visoke temperature poleti pospešijo kemične reakcije v ozračju, ki skupaj z vlago ustvarja gost smog. Včasih temperaturne inverzije na višjih legah povzročijo nastanek poletnega fotokemičnega smoga, tako da vlažno plast zraka ujamejo pod plast toplega zraka, ki zadrži onesnaževala. Obalna mesta, obdana z griči ali gorami, so glavni kandidati za poletni smog.
Zimski smog v bistvu nastane zaradi prekomerne uporabe fosilnih goriv za ogrevanje domov in zgradb. Zimski fotokemični smog nastaja v ekstremnih vremenskih razmerah, zlasti v višini zime. To je zato, ker v ekstremno hladnih razmerah prebivalstva mest, ki imajo veliko število domovi, ogrevani z ognjiščem, uporabljajo premog ali druge gorljive snovi, ki ustvarjajo precejšnje količine dima in onesnaževala. Ta onesnaževala zraka se pojavljajo na nižjih ravneh v ozračju. Hladen in vlažen zrak dlje časa zadržuje emisije s kemičnimi reakcijami, ki potekajo počasneje. Mesta, ki jih obkrožajo okoliške višine, ki doživljajo močne snežne padavine, se redno soočajo s smogom.