概括地说，发生在大气中的化学反应可以发生三大类：①气相反应。指发生在气体分子之间的化学反应，如烯烃与羟基自由基（·OH）、硝酸自由基（NO₃·）和臭氧（O₃）的反应。②液相反应。指发生在溶液中的化学反应，如SO₂的液相氧化反应。③非均相反应与多相反应。指气体分子与大气颗粒物、云滴或冰晶的化学反应。

在平流层中，重要的非均相反应包括、和等痕量气体与硫酸气溶胶颗粒物和极地平流层云的非均相反应：

这些反应在平流层臭氧损耗和平流层臭氧空洞的形成中起着关键的作用。

在对流层中，痕量气体与大气颗粒物的非均相反应一方面将直接或间接影响多种重要痕量气体的浓度，另一方面也将改变颗粒物的化学成分、混合状态和理化性质。例如，氮氧化物（、和）与矿质颗粒物的非均相反应不仅会影响氮氧化物的转化和臭氧的生成，还会在颗粒物表面生成硝酸盐，进而改变矿质颗粒物的吸湿性、云凝结核活性和冰核活性。与此类似，、和的非均相反应对有机气溶胶颗粒物的化学成分和理化性质有非常重要的影响；而以和等为代表的酸性气体与海盐颗粒物的非均相反应，在海盐颗粒物的氯亏损和海洋大气的氯活化中起着关键作用。