大气污染物的种类很多，并且因污染源不同而有差异。目前大气污染物的物理、化学性质非常复杂。根据污染物的性质，可将其分为一次污染物（原发性污染物）与二次污染物（继发性污染物）。
从污染源直接排出的污染物，它可分为反应性物质和非反应性物质。前者不稳定，还可与大气中的其它物质发生化学反应；后者比较稳定，在大气中不与其它物质发生反应或反应速度缓慢。
不稳定的一次污染物与大气中原有物质发生反应，或者污染物之间相互反应而生成的新的污染物质，这种新的污染物质与原来的物质在物理、化学性质上完全不同。但无论是一次污染物还是二次污染物都能引起大气污染，对环境及人类产生不同程度的影响。
状态分类：
按污染物质的物理状态，可分为固体、液体和气体等形式。其中90％以气体形式存在，10％以气溶胶形式存在。根据化学性质不同，一般把大气污染物分为以下八类：
1、碳氧化物，主要指 CO和 CO2。
2、氮氧化物，主要指NO和NO2，用NOx表示。
3、硫氧化物，主要指 SO2等，用 SOx表示。
4、碳氢化合物，通常包括醛、酮和H—C—O化合物。
5、卤素化合物，主要指氟利昂。