目前已认识到的、在环境中已产生和正在产生影响的主要大气污染物种类很多，主要包括含硫化合物（SO2、H2S 等）、含氮化合物（NO、NO2、 NH3 等）、含碳化合物（CO、VOCs 等）、光化学氧化剂（O3、H2O2 等）、含卤素化合物（HCl、HF 等）、颗粒物、持久性有机污染物、放射性物质等8 类。将这些大气污染物按其物理状态分类，可分为气态污染物（如SO2、NO）和颗粒物两大类；若按形成过程分，则可分为一次污染物和二次污染物。

所谓一次污染物，是指直接从污染源排放的污染物质，如一氧化碳、二氧化硫等。二次污染物则是指由一次污染物经化学反应或光化学反应形成的污染物，如臭氧、硫酸盐、硝酸盐、有机颗粒物等。值得注意的是，二氧化碳以前不被认为是空气污染物，但鉴于其对气候变化的重要影响，一些国家已经把二氧化碳作为大气污染物对待。我国2012 年颁布的《环境空气质量标准》中所规定的大气污染物包括：二氧化硫、总悬浮颗粒物（TSP）、颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、铅（Pb）、苯并[α] 芘、氟化物、氰化物等。