北京四惠桥东，车辆开着灯在雾霾中行进2013年1月期间，尤其是11～14日，在华北地区，中国气象局发布了多次大雾黄色预警（见图）。中国环境监测总站的全国城市空气质量实时发布平台显示，北京、河北、山东等多地空气质量达严重污染，细颗粒物（PM2.5，大气中直径小于等于2.5微米的颗粒物）指数直逼最大值，环境保护部（今生态环境部）公布的北京地区的空气污染指数（API）也频繁达到300以上，为严重的空气污染。此次灰霾面积曾达到130万平方千米。1月28日，环境保护部监测结果（截至28日上午10点前的24小时内）显示，中国中东部受雾霾天气影响范围逐渐扩大，北京、天津、石家庄、济南等城市空气质量为六级（严重污染），郑州、武汉、西安、合肥、南京、沈阳、长春等城市空气质量为五级（重度污染）。

2013年1月东亚冬季风异常偏弱，在中国东部区域，对流层中低层的异常南风有利于水汽向中国东部地区输送，50千帕的高压异常抑制了对流的发展，而表面风速的减弱不利于近地面附近的雾霾向区域外输送，水平风垂直梯度的减小减弱了天气尺度扰动的发展和大气的垂直混合，对流层低层异常逆温层的存在使得大气近地层变得更加稳定。这些气象背景场为雾霾天气的维持和发展提供了有利的气象条件。冬季采暖、工业排放、汽车尾气等污染物的排放量增多，是形成重霾天气污染的另一个重要原因。

雾霾天气大气污染物包括有机碳、元素碳、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、扬尘等。硫酸盐、硝酸盐和铵盐是基于一次排放的二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO_x）和氨气（NH₃）经过化学反应形成。有机颗粒物包括烹饪源的油烟型有机物、汽车尾气的烃类有机颗粒物、来自光化学反应的氮富集有机物和从北京周边输送过来的氧化型有机颗粒物等。

此次重霾污染天气强度强、持续时间长、发生范围广，引起了社会、媒体的广泛关注，环保、气象专家连续发声解读相关问题。污染天气结束后，仍引起了各界的深刻反思，拷问粗放型的发展方式。

此次事件中，中国气象局对霾预警信号标准进行了修订，首次将PM2.5作为发布预警的重要指标之一。污染事件直接导致《中华人民共和国大气污染防治法》修订工作被迅速提上议事日程，加快了《环境空气质量标准》的修订发布，国务院迅速制定并发布了《大气污染防治行动计划》（“气十条”）， 为此设立“大气专项”支持开展相关研究工作。