Hava kirliliğinin etkileri zaman içerisinde; zehirlenme, kansere neden olma, doğum bozuklukları, gözlerin tahriş olması, solunum sistemi rahatsızlıkları, bronşit ve virüs enfeksiyonlarına hassasiyetin artması, kalp hastalıklarına zemin hazırlaması, kronik astımın şiddetlenmesi şeklinde görülebilir.
Kirleticilerin çoğunun sinerjitik etkileri vardır. Örn: sülfat ve nitratlar havadaki küçük partiküllerin üzerine tutunur, böylece akciğerlere tek başına verdikleri zarardan daha büyüğünü verdikleri görülür. Atmosferdeki kirleticilerin omurgalılar üzerindeki etkileri solunum sistemi bozuklukları, gözler, dişler ve kemiklere olan zararları, pestisitlere hassasiyetin artması yiyecek kaynakların azalması şeklinde görülür. Otomobil eksozlarından çıkan peroksiasetil nitrat gözlerde kanlanmaya, yanmaya ve solunum güçlüklerine neden olmaktadır.
Akciğer amfizemleri özellikle atmosfer kirliliğinin yoğun olduğu şehirlerde görülen bir solunum rahatsızlığıdır. Bu hastalık, akciğerlerde solunum parankimasının elastikiyetinin kaybetmesine ve çeperlerde incelme sonucu akciğerlerdeki alveollerin açılmasına ve sonuçta akciğer kanamalarına neden olur. Şehir atmosferinde benzantren, floranten, benzopiren, gibi kanserojen polisiklik hidrokarbonların bulunması, kanserin yayılmasında önemli bir rol oynamaktadır.