人类体验到的大气污染的危害，最初主要是对人体健康的危害，随后逐步发现了对工农业生产的各种危害以及对天气和气候产生的不良影响。人们对大气污染物造成危害的机理、分布和规模等问题的深入研究，为控制和防治大气污染提供了必要的依据。

对人危害

成年人平均每天需十几公斤空气，比食物和水的需要量多几倍。受污染的大气进入人体，可导致呼吸、心血管、神经等系统疾病或其他疾病。在不利于污染物扩散的气象条件下，污染物短时间内可在大气中积聚到很高浓度，许多人（尤其是幼童和年老体弱者）因而患病甚至死亡。更多的情况则是人群长期受低浓度污染物的侵袭，体质下降或导致某些慢性疾病。大气污染的景象使人精神不愉快，也会影响工作效率和健康。

对动植物的危害

大气受到严重污染时，动物会由于吸入有害物质而中毒或死亡。但大气污染对动物的危害，往往是由于动物食用或饮用积累了大气污染物的植物和水。对植物的危害是由于污染物使植物机体发生生理和生物化学的变化。急性伤害导致细胞死亡，常在短时间内显示出来。

慢性伤害影响植物正常的细胞活动或植物的遗传系统，最终引起植物数量和群落的变化。植物受到慢性伤害通常不具有受到某一种污染物伤害的特征，因而与病虫害的症状相混淆。有时植物吸收有害物质在体内积累，本身并未出现症状，却能使摄食的动物受害。

对材料的损害

大气污染是城市地区经济损失的一大原因。这种损害有不同的形式，如腐蚀金属、侵蚀建筑材料、使橡胶制品脆裂、损坏艺术品、使有色材料褪色等。此外，颗粒物沉积在高压输电线绝缘器件上，在高湿度时可成为导体而造成短路事故。大气污染物还能在电子器件接触器上生成绝缘膜层。

大气污染物对材料的损害机制有：磨损，直接的化学冲击（如酸雾对材料的腐蚀），间接的化学冲击（如皮革吸收的二氧化硫转化为硫酸对皮革的腐蚀），电化学侵蚀。影响的因素则有湿度、温度、阳光、风、物体位置等。

对大气的影响

大气中的污染物能改变大气的性质和气候的型式。二氧化碳吸收地面辐射，颗粒物散射阳光，可使地面温度上升或降低。细微颗粒物可降低能见度，作为凝结核使云量和降水增加，使雾的出现频率增加和持续时间延长。大气污染还可能改变大气的电学性质。大气污染形成的酸雨，已使世界上一些地区的生态受到明显的伤害。