大氣中污染物的濃度很高時，會造成急性污染中毒，或使病狀惡化，甚至在幾天內奪去幾千人的生命。其實，即使大氣中污染物濃度不高，但人體成年累月呼吸這種污染了的空氣，也會引起慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫及肺癌等疾病。
國家衛生計生委最新發布的我國城市居民死亡原因排序中，惡性腫瘤死亡排在第一，其中肺癌又居其首位。我國肺癌發病在惡性腫瘤構成比男性27%，女性是22%。
空氣污染對植物的危害大氣污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等對植物的危害是十分嚴重的。當污染物濃度很高時，會對植物產生急性危害，使植物葉表面產生傷斑，或者直接使葉枯萎脫落；當污染物濃度不高時，會對植物產生慢性危害，使植物葉片褪綠，或者表面上看不見什么危害癥狀，但植物的生理機能已受到了影響，造成植物產量下降，品質變壞。
減少到達地面的太陽輻射量：從工廠、發電站、汽車、家庭取暖設備向大氣中排放的大量煙塵微粒，使空氣變得非常渾濁，遮擋了陽光，使得到達地面的太陽輻射量減少。據觀測統計，在大工業城市煙霧不散的日子里，太陽光直接照射到地面的量比沒有煙霧的日子減少近40%。大氣污染嚴重的城市，天天如此，就會導致人和動植物因缺乏陽光而生長發育不好。
增加大氣降水量：從大工業城市排出來的微粒，其中有很多具有水氣凝結核的作用。因此，當大氣中有其他一些降水條件與之配合的時候，就會出現降水天氣。在大工業城市的下風地區，降水量更多。
下酸雨：有時候，從天空落下的雨水中含有硫酸。這種酸雨是大氣中的污染物二氧化硫經過氧化形成硫酸，隨自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和農作物毀壞，能使紙品、紡織品、皮革制品等腐蝕破碎，能使金屬的防銹涂料變質而降低保護作用，還會腐蝕污染建筑物。