多年调查研究表明,城市空气质量好坏与季节及气象条件的关系十分密切。在冬季采暖期，北京市和北方许多城市的大气污染元凶是燃煤烟雾，其次是汽车尾气，两者的共同作用使空气污染更加严重；而在非采暖期，则以大量的机动车尾气和悬浮颗粒物污染为主。
相对于每周或每天而言，当污染源排放量没有大的变化情况下，风、雨、气压、温度等气象条件直接影响空气质量的好坏，使空气污染指数会有很大的差别。例如1998年9月下旬，北京市不少行人感到眼睛干，嗓子疼，街面空气呛人。这与当时静风天气闷热有密切关系。首先，大气逆温现象直接影响大气污染物的扩散。逆温是空气温度随高度增加而增高的大气垂直层结现象。一般来说，冬季逆温层较强较厚，维持时间较长；夏季则相对偏弱。通常在晴朗微风的夜间有逆温现象存在，使低层大气比较稳定，非常不利于污染物扩散。太阳出来后，随着地表温度的升高，使逆温层逐渐消失，大气湍流混合和垂直对流加强，有助于污染物质的扩散。冬天，一场冷空气过后，特别是其后连续几天不刮风或只刮微风，人们会渐渐感到空气污浊；如果近地面层空气湿度较大，又常常会有雾相伴随着。造成这种现象很大程度上与逆温有关。出现逆温天气会加重大气污染，危害人们健康，因此，有人称逆温是冬天的隐性杀人帮凶。
一般条件下，气温是随着高度的增加而降低的，平均每上升100米，温度约降低0.6度，这样，大气低层温度高，空气密度小；高层温度低，空气密度相对较大，造成了“头重脚轻”的现象，大气层结就不稳定容易上下翻滚而形成对流，这样就会使低层特别是近地面层空气中的污染物和粉尘向高空移散，从而减轻在大气低层污染程度。可是，在某些特定条件下，比如上述的一场冷空气过后，却会出现气温随高度增加而升高的现象，导致空气“脚重头轻”，大气科学中称这种现象叫“逆温”。发生逆温的大气层叫“逆温层”。逆温层的厚度可从几十米到几百米，它就像一层厚厚的被子盖在地面上空，空气不能向上扩散，“无路可走”又向下蔓延，从而加重了大气污染。美国美丽的滨海城市洛杉矶，却被人们称为美国的“烟雾城”，这是因为每年从８月到10月，洛杉矶有60天左右笼罩在烟雾之中。1943年９月８日，洛杉矶城区被烟雾笼罩了整整一天，使上千人中毒，最后有400多人死亡，一夜之间，草木枯黄，使当时的洛杉矶失去了优美的环境。调查表明，是日益增多的现代化交通工具-汽车排放的尾气形成了这种烟雾。另外，还由于洛杉矶上空，一年中约有三百天出现逆温，使这种烟雾形成之后，常常积聚不散。震惊一时的伦敦烟雾事件，与出现逆温有关。在1952年12月５日至９日这几天里，由于冷空气过后，使得接近地面的空气温度比高层空气温度还低，形成了逆温。一连几天，空气几乎静止不动。当时正值隆冬季节，从家庭和工厂的烟囱里排出的烟尘散不出去，而且越积越多。在这次烟雾事件中，整个伦敦地区有400多人死亡。在毒雾过后的两个月中，又陆续有8000多人死亡。
