大气中的HC和NOx等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。NOx是这种烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾，以区别于煤烟烟雾(伦敦型烟雾)。
NO2光分解成NO和氧原子时，光化学烟雾的循环就开始了。原子氧会和氧分子反应生成臭氧(O3)，O3是一种强氧化剂，O3与烃类发生一系列复杂的化学反应，其产物中有烟雾和刺激眼睛的物质，如醛类、酮类等物质。在此过程中，NO2还会形成另一类刺激性强烈的物质如PAN(硝酸过氧化乙酰)。另外，烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶液滴而降低能见度。下列化学方程式表示光化学烟雾的主要成分和产物。
总之， NO， HC的氧化，NO2的分解，O3和PAN等的生成，是光化学烟雾形成过程的基本化学特征，其反应机理极为复杂。它对大气造成的严重污染不能轻视。O3，PAN，醛类对动植物和建筑物伤害很大，对人和动物的伤害主要是刺激眼睛和粘膜，及气管、肺等器官，引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症状，严重者也有死亡的危险。O3，PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，并损坏油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等等。
在发生光化学烟雾时，大气中各种污染物的浓度比晴朗天气要增大五、六倍(见下表)，能见度晴天为11.2km，而在烟雾天只有1.6km。
显然，要对石油、氮肥、硝酸等化工厂的排废严加管理，严禁飞机在航行途中排放燃料等，以减少氮氧化物和烃的排放。现在已研制开发成功的催化转化器，就是一种与排气管相连的反应器，它使排放的废气和外界空气通过催化剂处理后，氮氧化物转化成无毒的N2，烃可转化成CO2和H2O。
光化学烟雾于
（1）污染空气中NO2的光分解提供自由基或者产生活泼原子氧，诱发许多化学反应，如
NO2 hv→NO O
O O2→O3
HONO hv→HO· NO
产生的O3可把NO氧化成NO2：
NO O3→NO2 O2
（2）大气中的碳氢化合物（HC）被HO·自由基、原子氧和臭氧所氧化，产生醛、酮、醇及酸等有机物以及中间产物RO2·，HO2·，RCO·等自由基。现以丙烯为例：
所生成的某些自由基可使NO快速转变为NO2或使O2变成过氧基，如
RCO2· NO→NO2 RCO·
其中酮、醛产物易凝聚为烟雾，影响到大气的可见度；另一类刺激眼睛的物质，如过氧化硝酸乙酰（PAN），它是由NO2与过氧基反应形成的：
CH3CO3· NO2→CH3CO3NO2
1940年第一次发生在美国洛杉矶市。其主要现象是大气层出现白色烟雾，有时带紫色或黄褐色，能见度降低，并具有特殊的刺激味。它使人眼睛红肿流泪，刺激粘膜与呼吸道，并可诱发其它病。烟雾具有强氧化性，能使橡胶开裂，植物叶片变黄，金属腐蚀。烟雾一般出现在强日照和低湿度逆温气象条件下，此时大气中的烃类（用HC表示）和氮氧化物（NOx）在太阳辐射作用下发生光化学反应产生二次污染物，它与一次污染物混合，即形成光化学烟雾。其化学过程大体存在如下两个过程：