光化学烟雾（Photochemical smog）指的是一系列对环境和健康有害的化学品。称之为光化学烟雾是因为它们是由氮氧化物及挥发性有机物等污染物质光解而产生的，之后会留下悬浮粒子及对流层臭氧，属于大气中二次污染物。其中的二氧化氮呈红棕色，是造成人为霾害的主因之一，若是城市位于盆地，或处于易形成对流层低空逆温的地方造成空气不流通，则会加重对生物体与环境的影响。光化学烟雾包括以下几种物质：大气中一次污染物是由污染源直接产生的物质。一次污染物中的氮氧化物与碳氢化合物等一次污染物，经过紫外线照射发生光化学反应，所形成的二次污染物叫做光化学烟雾。像二次污染物中的臭氧是由碳氢化合物（HC）及氮氧化物（NOx）在阳光下反应而成；二氧化氮（NO2）是由一氧化氮在空气中和氧气结合而成；酸雨是因为二氧化硫及氮氧化物和水反应而成。这些光化学烟雾都是高度易反应并/或氧化的物质，因此光化学烟雾被认为是现代工业化的难题。在许多大都市都会有光化学烟雾，但晴朗、暖和、气候干燥，且有大量机动车辆的城市更容易有光化学烟雾。而大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中的含氮化合物的转化。其中，以汽车尾气为主要来源，像1943年起在洛杉矶发生的光化学烟雾污染就因为机动车辆排气而产生，也因此产生了汽车废排放相关标准的订定。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低，对人体有强烈的刺激作用，严重时会使人出现呼吸困难、视力衰退、手足抽搐等现象。像日本九州就曾因为光化学烟雾出现民众不适的情形。另外氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸，是酸雨的成分。欧盟指令2002/3/EC指令《限制健康保护》（limits the protection of health）第3版（2010年6月11日被2008/50/EG指令取代）有规定空气中的臭氧浓度如下：美国环保署也计划将空气中臭氧浓度定在65至70 ppb。