Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại ô nhiễm không khí là tác nhân gây ung thư nhóm một trên người, tương tự khói thuốc lá, chất phóng xạ, rượu bia. Không khí ô nhiễm xếp trên thuốc trừ sâu, hơi nóng bay ra từ chảo rán và thịt đỏ, thuộc nhóm IIA, với bằng chứng gây ung thư hạn chế hơn.
Yếu tố nguy cơ chính gây ung thư khi không khí ô nhiễm là các hạt bụi mịn có kích thước dưới 2,5 micromet (PM 2.5), nhỏ hơn khoảng 30 lần so với đường kính sợi tóc người. Các hạt bụi này sinh ra từ quá trình cháy của nhiên liệu hóa thạch và sinh khối, hình thành từ nhiều tiền chất độc hại như lưu huỳnh đioxit (SO2), nitơ oxit (NOx), cacbon monoxit (CO), ozôn (O3), các kim loại nặng như asen, crom, niken, hydrocarbon thơm đa vòng (PAH)...
