Luchtverontreiniging wordt in verband gebracht met diverse gezondheidsklachten. Het gaat daarbij voornamelijk om luchtwegklachten zoals hoesten, piepen en kortademigheid. Door luchtverontreiniging kunnen mensen ook last krijgen van geprikkelde en geïrriteerde ogen. En het kan effect hebben op hart- en bloedvaten. Er zijn namelijk stoffen in de buitenlucht die na inademen kunnen bijdragen aan vaatvernauwing, bloedklontering en een verstoorde hartslag. Nieuwe studies geven aanwijzingen dat er een relatie is tussen luchtverontreiniging en neurologische affecten (bijvoorbeeld autisme), vroeggeboorte en geboortegewicht. Recente studies laten een verband zien tussen luchtverontreiniging door verkeer en longkanker.
Luchtverontreiniging kan bij iedereen tot klachten leiden, maar vooral bij mensen die al luchtwegklachten hebben. Door luchtverontreiniging verergeren hun klachten (bijvoorbeeld heftiger en vaker astma-aanvallen). Luchtverontreiniging kan altijd effect op de gezondheid hebben. Daarom zijn er geen veilige niveaus van luchtverontreiniging aan te wijzen waarbij geen gezondheidseffecten optreden.