气溶胶粒子的化学组成十分复杂，已发现含70多种元素或化合物。气溶胶的组成与其来源、粒径大小有关;此外，还和地点和季节等有关。例如，来自地表土及由污染源直接排入大气中的粉尘往往含有大量的Fe、Al、Si、Na、Mg、Cl等元素;来自二次污染物的气溶胶粒子则含有硫酸盐、铵盐和有机物等。又如，硫酸盐气溶胶粒子多居于积聚模，而地壳组成元素 (如 Si、Ca、Al、Fe等)主要存在于粗模中。
气溶胶的化学组成按重要性顺序排列有硫酸盐、苯溶有机物、硝酸盐、铁、锰等少量其他 金属元素等。对大陆性气溶胶，与人类活动密切相关的化学成分可归纳为三类：离子成分(硫酸及硫酸 盐、硝酸及硝酸盐)、痕量元素成分和有机物成分。
● 气溶胶粒子中的离子成分
(1)硫酸及硫酸盐气溶胶粒子
由于在煤、石油等矿物燃料的燃烧过程中排放大量的SO2，其中一部分可通过多种途径氧化成硫酸或硫酸盐，以致造成气溶胶粒子中也含有硫酸或硫酸盐。陆地气溶胶粒子中SO42-的平均含量为15%～25%，而海洋气溶胶粒子中SO42-量可达30%～60%。大多数陆地性气溶胶粒子具有的共同特点是，95%的SO42-和96.5%的NH4+都集中在积聚模中，而且SO42-和NH4+的粒径分布也没有明显的差别。硫酸盐气溶胶粒子大部分集中在积聚模中，它的粒径小，在大气中飘浮，对太阳光能产生散射和吸收作用，使大气能见度降低。研究结果表明，只有粒径在0.1～1.0 μm范围内才能对光线产生的散射。当硫酸盐占颗粒物质量的17%时，它引起的光散射占整个气溶胶造成光散射作用的32%。此外硫酸盐也是损害人体健康、造成酸雨的关键成分。
(2)硝酸及硝酸盐气溶胶粒子
大气中的NO和NO2被氧化形成NO2和N2O5等，进而和水蒸气形成HNO2和HNO3，由于它们比硫酸容易挥发，因而很难形成凝聚状的硝酸(迅速挥发成分子态)。因而一般经过下面反应形成低挥发性的硝酸盐：
NH3+HNO3→ NH4NO3
然后再发生成核和凝结生长作用而形成颗粒物。
氮氧化物在空气中也可被水滴吸收，并被水中的O2或O3氧化成NO3-，如果有NH4+存在，则可促进氮氧化物的溶解，增加硝酸盐颗粒物的形成速度。
几乎所有地区SO42-都在细粒子中占优势。另外，硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的形成对气溶胶的粒子分布有影响。
● 气溶胶粒子中的有机物
气溶胶粒子中的有机物(particulates organic martter， POM)，其粒径一般在0～10μm之间，其中大部分是2 μm以下的细粒子。气溶胶粒子中有机物的种类很多，其中烃类--烷烃、烯烃、芳香烃和多环芳烃等是主要成分，此外还含有亚硝胺、氮杂环化合物、环酮、醌类、酚类和酸类等。其浓度也相差很大，从ng/m3到mg/m3的量级，且因地而异。
有机物的颗粒物主要来自煤和石油的燃烧过程。煤和石油在不完全燃烧时，部分碳氢化合物发生高温分解，产物包括C2H2和1，3-C4H6;在400～500℃ 时进行高温合成，形成多环芳烃化合物，如芘、蒽、菲、苯并(a)芘、苯并蒽等;同时还排出一些低级烃、醛等有机物。大气中气体有机物通过化学转化形成二次颗粒物的速度较慢 ，一般小于2%/h，二次产物都是含氧有机物。
● 气溶胶粒子中的微量元素
存在于气溶胶粒子中的元素达70余种，其中Cl、Br 和 I 主要以气体形式存在于大气中，它们在气溶胶粒子中分别占总量的2%、3.5%和17.0%。Cl-主要分布在粗模范围，地壳元素如Si、Fe、Al、Sc、Na、Ca、Mg和Ti一般以氧化物的形式存在于粗模中;Zn、Cd、Ni 、Cu、Pb和S等元素则大部分存在于细粒子中。
气溶胶中微量元素虽有天然和人为之别，但主要来自人为活动，它们都属于气溶胶粒子。不同类型的污染源所排放的主要元素也不同，如土壤中主要有Si、Al和Fe，汽车排放的尾气中含Pb、Br和Ba等，钢铁工业主要 含Fe、Mn、Cu等，燃烧油料会排放Ni、V、Pb和Na等，垃圾焚烧炉排放Zn、Sb和Cd等。气溶胶粒子中的微量元素随污染源的不同，其种类和浓度也不一样，不同城市和地区以及同一地区的不同时期，各种元素的排放量也不同，且各种微量元素在粗、细粒子中的分布也不一样。