一次汙染的來源可分為天然源和人為源。天然汙染源汙染物是指由自然界產生的汙染物，如火山噴發、植物釋放等排放的汙染物。人為源汙染物是指人類的生產和生活活動所排放的汙染物，包括燃料燃燒、工業排放、交通排放以及農業活動等。
一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、PM2.5、PM10等，通常由汙染源直接排放，被稱為一次汙染物。
二次汙染物是相對於一次汙染物而定義的。排入環境中的一次汙染物，在理化作用或生物作用下發生變化，或與環境中的其他物質發生化學反應或光化學反應所形成的物理、化學性狀與一次汙染物不同的新汙染物，稱為二次汙染物，又叫做次生汙染物。
二次汙染物由揮發性有機物、氮氧化物、二氧化硫、氨氣等轉化而來。常見的二次汙染物包括硫酸及硫酸鹽、硝酸及硝酸鹽、臭氧、丙烯醛、光化學煙霧等。
上世紀70-90年代，我國大氣汙染治理以燃煤排放的煙塵和二氧化硫為主，並開始初步治理氮氧化物。在治理大氣汙染過程中，出現了煤煙型汙染、機動車汙染及其他汙染並存的局面。1997年，大氣複合汙染的概念被首次提出。
大氣複合汙染的形成過程是怎樣的呢？大氣中一次汙染物和二次汙染物的結合，導致臭氧汙染和顆粒物汙染的生成。它們的壽命較長，通過區域傳輸由上風向輸送到下風向。局地汙染最終導致區域汙染，甚至產生重汙染。
整體來說，以上各種汙染相互疊加，均相反應和多相反應相耦合。局地與區域大氣汙染相互作用的現象，即為大氣複合汙染。
除了汙染產生的各種內部因素，氣象條件是制約大氣汙染物傳播的重要外部因素。汙染物在大氣中遷移、擴散、轉化取決於氣象背景。風向、風速、氣溫、氣壓、溼度、降水等方面的變化都會影響汙染物的時空分布與空氣品質。
風速大，可以通過水平輸送和稀釋擴散效應降低顆粒物濃度。當空氣相對溼度較低，沒有形成降雨時，顆粒物的二次生成作用較強，PM2.5的濃度與相對溼度往往成正相關關係。但當空氣溼度大於90%時，易形成降雨，對空氣中的顆粒物有衝刷作用，將空氣中的顆粒物沉降到地面，導致PM2.5濃度降低。