La adición de cualquier sustancia (sólida, líquida o gaseosa) o forma de energía altera en cierto grado las propiedades físicas y químicas del aire puro. Cuando esta adición se realiza en una tasa mayor que la que la atmósfera puede absorber mediante dispersión, descomposición o transformación en forma no peligrosa y altera por tanto el equilibrio natural causando daños o molestias a las personas y/o los ecosistemas, recibe el nombre de contaminante.
A continuación se presenta una tabla donde se recogen las partes por billón de compuestos atmosféricos que hay en una atmósfera libre de contaminación y en una atmósfera contaminada, así como el tiempo de residencia aproximado de dichos compuestos en la atmósfera.

Los contaminantes pueden ser primarios, si se emiten directamente desde los focos emisores, o bien secundarios cuando se forman por reacciones fotoquímicas en la atmósfera a partir de los contaminantes primarios.

Entre los contaminantes atmosféricos primarios destacan los siguientes:

La atmósfera juega un papel activo en la contaminación transportando los contaminantes primarios y trasformándolos debido a las reacciones que se producen en ella por la influencia de las condiciones meteorológicas. .

Las principales reacciones que tienen lugar en la atmósfera son reacciones en fase gaseosa y en fase líquida o heterogénea. En fase gaseosa tienen lugar reacciones térmicas, en las que se producen procesos de colisión entre moléculas gaseosas, y reacciones fotoquímicas, en las que las moléculas gaseosas absorben radiación solar pasando a un estado excitado inestable disociándose posteriormente o bien transformándose o emitiendo fluorescencia.

En fase líquida o heterogénea se dan reacciones parecidas a las que pueden tener lugar en un vaso de precipitados, siendo generalmente reacciones catalizadas.

Este tipo de reacciones que tienen lugar a partir de los contaminantes primarios en la atmósfera dan lugar a unos productos diferentes que reciben el nombre de contaminantes secundarios. Entre estos podemos destacar los producidos en las reacciones de smog fotoquímico.

Este fenómeno se da en presencia de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos con unas condiciones atmosféricas determinadas (aire seco, viento escaso/nulo y alta temperatura) Los días más propicios son aquellos días de otoño o invierno, con una gran inversión de temperaturas que producen nieblas o heladas por las noches, con grandes subidas de temperatura durante el día y fuerte índice de uso de los vehículos a motor. Se produce entonces fotólisis de las moléculas de dióxido de nitrógeno y se forman radicales libres a partir de los hidrocarburos y los productos de la fotolisis. Estos radicales libres reaccionan con los contaminantes y algunos componentes de la atmósfera generando productos oxidantes como nitratos de peroxiacetilo, nitratos de peroxialquilo (PAN's) y ozono.

Hasta aquí hemos tratado contaminantes atmosféricos que tienen un origen químico o físico-químico. Sin embargo existen otros elementos como el ruido que se caracteriza por ser un contaminante atmosférico físico. El ruido se define como una sensación percibida por el oído humano de forma indeseada producida por rápidas fluctuaciones de la presión del aire. Es por tanto una alteración del aire que genera molestias en el ser humano por lo que podemos clasificarle al igual que en los casos anteriores como contaminante.