城市空气污染物主要有：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、臭氧(O3)、碳氢化合物(HC)、硫氧化物和颗粒物(PM)等。
一氧化碳是一种无色、无味、无臭的易燃有毒气体，是含碳燃料不完全燃烧的产物，在高海拔城市或寒冷的环境中，一氧化碳污染问题比较突出。
氮氧化物主要是指一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)两种，它们大部分来源于矿物燃料的高温燃烧过程。一氧化氮相对无害，但它迅速被空气中的臭氧氧化，转化为二氧化氮。燃烧含氮燃料(如煤)和含氮化学制品也可以直接释放二氧化氮。一般来说机动车排放的尾气是城市氮氧化物主要来源之一。
臭氧是光化学烟雾的代表性污染物，主要由空气中的氮氧化物和碳氢化合物在强烈阳光照射下，经过一系列复杂的大气化学反应而形成和富集。虽然在高空平流层的臭氧对地球生物具有重要的防辐射保护作用，但城市低空的臭氧却是一种非常有害的污染物。
自然界中的碳氢化合物主要由生物的分解作用而产生，如甲烷、乙烯等。甲烷是惰性气体，不会引起光化学污染的危害，但乙烯的光化学活性较强，还会产生甲醛而刺激眼睛。城市中大部分碳氢成分虽然对人体健康无害，但它能导致有害的光化学烟雾的形成。
硫氧化物主要是指二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)和硫酸盐。城市中的硫氧化物主要是由人为污染源排放的，如燃烧含硫煤和石油等。二氧化硫对人体健康有重要影响，并进一步与空气中的水反应形成酸雨污染。
颗粒物质主要指分散悬浮在空气中的液态或固态物质，包括气溶胶、烟、尘、雾和炭烟等多种形态。
