大气污染物的分类有很多方式，现在罗列如下：
方式一
一次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、颗粒物等，它们又可分为反应物和非反应物，前者不稳定，在大气环境中常与其他物质发生化学反应，或者作催化剂促进其他污染物之间的反应，后者则不发生反应或反应速度缓慢。
二次污染物。二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂OX，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由基），如HO2、HO等。
方式二
大气污染物主要可以分为两类，即天然污染物和人为污染物，引起公害的往往是人为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。[2]
颗粒物：指大气中液体、固体状物质，又称尘，例如pm2.5
硫氧化物：是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧化硫等。
碳的氧化物：主要是一氧化碳。（二氧化碳不属于大气污染物）
氮氧化物：是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。
碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。
其它有害物质：如重金属类，含氟气体，含氯气体等等。
方式三
根据大气污染物的存在状态，也可将其分为：气溶胶态污染物和气态污染物。
一、气溶胶态污染物
根据颗粒污染物物理性质的不同，可分为如下几种：
粉尘（dust）
指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。[1] 通常是由于固体物质的破碎、分级、研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程形成的。粉尘粒径一般在1-200μm之间。大于10μm的粒子靠重力作用能在较短时间内沉降到地面，称为降尘；小于10μm的粒子能长期在大气中漂浮，称为飘尘。
烟（fume）
通常指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。在工业生产过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应，熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成各种烟尘。烟的粒子是很细微的，粒径范围一般为0.01~1μm。
飞灰（fly ash）
指由燃料燃烧后产生的烟气带走的会分中分散的较细的粒子。灰分是含碳物质燃烧后残留的固体渣，在分析测定时假定它是完全燃烧的。
黑烟（smoke）
通常指由燃烧产生的能见的气溶胶，不包括水蒸气。在某些文献中以林格曼数、黑烟的遮光率、沾污的黑度或捕集的沉降物的质量来定量表示黑烟。黑烟的粒径范围为0.05~1μm。
雾（fog）
在工程中，雾一般指小液体粒子的悬浮体。它可能是由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化以及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等，水滴的粒径范围在200μm以下。
总悬浮颗粒物（TSP）
指大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。
二、气态污染物
主要为：含硫化合物、碳的氧化物、含氮化合物、碳氢化合物、卤素化合物。
