การเผาไหม้เชื้อเพลิงทำให้เกิดการสันดาปซึ่งก่อให้เกิดมลพิษในลักษณะต่างๆ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเชื้อเพลิงที่ใช้ ปฏิกิริยาพื้นฐานของการสันดาปสมบูรณ์เมื่อมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สะอาด คือ
ก. ดูดไอดีเข้ากระบอกสูบ
ข. อัดส่วนผสมของน้ำมันและอากาศ
ค. ถ่ายทอดกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังล้อรถ
ง. ปล่อยไอเสีย : เครื่องยนต์สันดาปภายใน ๔ จังหวะ
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ เป็นผลจากการเผาไหม้ และเป็นตัวการดูดซึมรังสีอินฟราเรด(คลื่นยาว) ซึ่งโลกแผ่รังสีกลับสู่บรรยากาศดังนั้นถึงแม้การสันดาปจะดำเนินไปอย่างสมบูรณ์แต่ก็ย่อมทำให้โลกเก็บงำความร้อนมากยิ่งขึ้นตามกำลังการใช้เชื้อเพลิง
แต่การสันดาปส่วนใหญ่จะมีผลิตผลนอกเหนือจากคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ เพราะสาเหตุหลายประการ คือ
ก. เชื้อเพลิงมีสารเจือบน เช่น มีซัลเฟอร์ปนเปื้อนในน้ำมันดิบหรือถ่านหินอยู่ตามธรรมชาติในบางกรณีผู้ผลิตมีเจตนาเติมสารบางอย่างลงในเชื้อเพลิงเพื่อประโยชน์เฉพาะ เช่น การเติมตะกั่วอินทรีย์ลงในน้ำมันเบนซินเพื่อเพิ่มออกเทนสำหรับเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงเกิดสารประกอบซัลเฟอร์เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เมื่อใช้ถ่านหินหรือน้ำมันเตา และมีตะกั่วออกไซด์ ซัลเฟต และคาร์บอเนตระบายออกสู่บรรยากาศจากท่อไอเสียของรถยนต์ซึ่งใช้น้ำมันเบนซินแบบพิเศษ
ข. ลักษณะเฉพาะของการสันดาป ยานยนต์ทั่วไปใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน (internal combustion engine) ในทางวิชาการอาจจำแนกเป็นเครื่องยนต์แบบสี่จังหวะ ซึ่งนิยมใช้ในรถยนต์ทั่วไป และเครื่องยนต์แบบสองจังหวะในรถจักรยานยนต์ส่วนใหญ่ในประเทศไทย หรือจำแนกเป็นเครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งรถบรรทุกและรถโดยสารส่วนใหญ่นิยมใช้ และเครื่องยนต์แบบใช้น้ำมันเบนซินในรถยนต์นั่งต่างๆ เครื่องยนต์เหล่านี้มีการจุดระเบิด ภายใต้ความกดดันซึ่งสูงพอเหมาะ จึงก่อให้เกิดพลังงานมากเพียงพอในการขับเคลื่อนยานพาหนะตามเส้นทางคมนาคมทางบก น้ำ และอากาศ ตามต้องการ
อุณหภูมิสูงในระหว่างการจุดระเบิดจึงเป็นลักษณะเฉพาะของเครื่องยนต์ประเภทนี้ ความร้อนจัดเกินกว่า ๑,๕๐๐ องศาเซลเซียส ประกอบกับปริมาณออกซิเจนที่มากเกินพอในระหว่างนั้น จึงเกิดปฏิกิริยาระหว่างก๊าซออกซิเจนและไนโตรเจนซึ่งมีอยู่มากมายทั่วไปในอากาศเกิดเป็นไนทริกออกไซด์ขึ้นแล้วจึงเปลี่ยนรูปเป็นอื่นต่อๆ ไปตามสภาพการณ์
ค. การสันดาปที่ไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ น้ำมันดิบ และเขม่าควันซึ่งประกอบไปด้วยเถ้าถ่านและเชื้อเพลิงตกค้างเป็นต้น
นอกจากนี้มลพิษในอากาศยังเกิดจากกระบวนการผลิตต่างๆ ในการอุตสาหกรรม เช่นการทำเหมืองถ่านลิกไนต์ การเปิดหน้าดิน ตลอดจนการขนถ่ายดินและถ่านลิกไนต์ ทำให้มีฝุ่นละอองฟุ้งกระจาย ส่วนลิกไนต์ซึ่งกองไว้จะเกิดการสันดาปกับอากาศได้เอง การโม่หินจะทำให้มีฝุ่นหินฟุ้ง ในบริเวณใกล้เคียง หากสูดหายใจเข้าไปจะเป็นสาเหตุให้ถุงลมในปอดถูกอุดตันด้วยละอองหินเรียกว่า โรคซิลิโคซีส การถลุงเศษเหล็กในโรงงานซึ่งใช้เตาหลอมไฟฟ้า นอกจากจะเกิดควันและก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์แล้ว อุณหภูมิ ในขณะที่เกิดประกายไฟจ้าระหว่างขั้วนั้น ต้องสูงพอที่จะทำให้เหล็กหลอมละลาย (เกินกว่า ๑,๓๐๐ องศาเซลเซียส) และย่อมก่อให้เกิดก๊าซไนทริก-ออกไซด์เช่นเดียวกันกับเครื่องยนต์แบบสันดาปภายในดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น
สภาวะต่างๆ ในอากาศจะทำให้สารมลพิษเปลี่ยนรูปต่อไปได้อีก เช่น ที่กรุงลอนดอน ในสมัยหนึ่งใช้ถ่านหินเพื่อทำความอบอุ่นภายในอาคารประกอบกับสภาพทางภูมิศาสตร์และภูมิอากาศของเกาะอังกฤษ ทำให้มีหมอกปกคลุมอยู่เป็นประจำจึงมีการรวมตัวระหว่างหมอกและเขม่าควัน เกิดเป็นหมอกควันหรือสม็อกขึ้น (fog + smoke = smog) เมืองลอสแองเจลีส มีรถยนต์จำนวนมากมาย จึงเกิดก๊าซไฮโดรคาร์บอนขึ้นในชั่วโมงที่มียวดยานพาหนะเดินทางโดยเร่งด่วน ภายในสามชั่วโมงหลังจากนั้นจะเกิดก๊าซโอโซน เนื่องจากปฏิกิริยาโดยอาศัยแสงแดดที่เรียกว่า โฟโตเคมิคัลทำให้มีสม็อก (ลักษณะแบบเดียวกัน) จะสังเกตได้ว่ากรุงเทพมหานครมีสภาพการจราจรและแสงแดดใกล้เคียงกับเมืองลอสแองเจลีส แต่จะเป็นเหตุให้เกิดมลพิษแบบเดียวกันหรือไม่นั้นเป็นเรื่องที่ต้องศึกษาต่อไป
