受城市人类活动直接影响，其组成成分中含有空气污染物。常见的污染物包括：以硫氧化物、氮氧化物等为代表的一次污染物，以臭氧和颗粒物为代表的二次污染物。城市大气与城市空气经常可以互换，但一般认为前者具有更为广泛的含义，而后者往往从环境质量的角度强调空气质量。

城市大气质量通常用以污染物浓度为基础构建的空气质量指数来表示。较为常见的是利用城市大气中典型污染物的浓度来建立分污染物的城市大气质量指数，并以此为基础建立综合的城市大气质量指数，评价城市大气质量。随着城市大气污染物排放复杂性的增强和大气成分监测技术的进步，在城市大气的典型污染物选择方面，已由少数污染物的定性、低时空频率的测量转变为多种污染物的定量、高时空频率的监测。

城市大气污染主要归因于污染物排放超过城市环境容量。进入20世纪以来，发达国家首先经历了以化石能源燃烧为主的工业排放型城市大气污染过程，其中硫氧化物（SOx）和颗粒物（PMx）等是城市大气的主要污染物；然后又经历了以城市燃油机动车排放为主的生活排放型城市大气污染过程，主要污染物为氮氧化物（NOx）和臭氧（O₃）等。城市大气污染会对城市居民的身体健康和生物的生长发育造成显著伤害，同时还会因污染物的沉降、腐蚀等损坏城市基础设施，增加城市运营成本。城市大气污染不仅会对城市的局地造成影响，同时还会对全球变化产生一定的影响，例如酸雨、温室效应和臭氧层破坏等。

城市大气污染控制，在不同尺度措施不同。在城市尺度，将大气污染控制纳入城市总体规划，加强工业污染排放控制，限制机动车数量，提高机动车燃油标准和尾气排放标准，加强施工和道路扬尘管控等都是较为有效的途径；在区域尺度，加强空气污染的区域联防联控，依据不利污染扩散的气象条件制定区域联防应急管理措施，都可以一定程度地减缓区域大气污染的强度。但较为常见的污染控制措施均以治“标”为主，缺乏“标本”兼治的措施，采取人口、社会、经济和生态环境协同发展的模式，才是消除城市空气污染和改善城市大气质量的根本途径。