光化学オキシダントは工場から直接モクモクと排出される煙ではありません。無害に近い物質や低濃度のガスが、太陽エネルギーという天然の触媒によって毒性の高い物質へと作り替えられる点に最大の特徴があります。
主たる原因物質は、以下の2種類に大別されます。
- 窒素酸化物（NOx）：自動車のエンジン燃焼、火力発電所や製鉄所などの大型ボイラーから排出される一酸化窒素（NO）や二酸化窒素（NO2）。
- 揮発性有機化合物（VOC）：塗料、印刷インキ、工業用接着剤、ドライクリーニング溶剤、ガソリン給油時に揮発するガスなどに含まれるトルエン、キシレン、酢酸エチルなど。
これらの物質が大気中に漂っている空間に紫外線が降り注ぐと、二酸化窒素が酸素原子を放出し、大気中の酸素分子（O2）と結合してオゾン（O3）が作られます。通常であればオゾンは周囲の一酸化窒素と反応して速やかに分解されますが、大気中にVOCが存在すると分解プロセスが阻害され、オゾンが高濃度のまま蓄積し続ける「光化学反応サイクル」が完成します。
この光化学反応が活発化し、光化学オキシダント注意報が発令されやすい気象条件には明確な共通パターンが存在します。
- 時期：日射量が多く気温が上昇する5月から9月にかけて（特に初夏の5月中旬から真夏の8月）。
- 天気：雲が少なく紫外線が強い快晴または晴天の日。
- 気温：日中の最高気温が25℃以上（真夏日となる30℃以上でさらにリスク増大）。
- 風速：風速が4m/秒以下の穏やかな日。風が弱いと汚染物質が拡散されず、局所的に滞留し続ける。
- 地理・大気構造：太平洋高気圧に覆われた日や、上空に暖かい空気の層ができる「逆転層」が発生した日。関東平野、大阪平野、瀬戸内海沿岸など、周囲を山に囲まれた盆地や内陸部では汚染物質が逃げ場を失い、急激な濃度上昇を招きます。
