对大气化学的研究始于19世纪下半叶，初
期只限于研究降水中的痕量物质和气溶胶，有一时期集中于研究臭氧和微量放射性物质。在20世纪60年代以前，大气化学并没有引起人们的重视，多数研究偏重于大气中天然微量成分的全球性平衡源、汇、循环和气溶胶的物理性质等。
20世纪60年代后，由于人类活动对大气产生的影响，出现了较严重的大气污染大气化学才引起广泛的注意。并由于应用了微量分析技术、实验室模拟技术和电子计算机技术，使大气化学的研究向定量化和模式化的方向发展。尤其是在大气污染形成的机制、污染物对平流层臭氧浓度的影响等研究方面，取得了较大进展。
但就学科的发展进程而言，大气化学仍处于初始发展阶段，许多事实和现象还不清楚，尤其是关于一些大气微量成分的源、汇和时空分布，它们的迁移、输送和全球循环等问题，都需要进行观测和研究。
