空气污染对能见度的长期影响相对较小。但是，如果大气污染对气候产生大规模影响，则其结果肯定是极为严重的。已被证实的全球性影响有，CO₂等温室气体引起的温室效应以及SO₂、NO_x排放产生的酸雨等。除此之外，在较低大气层中的悬浮颗粒物形成水蒸气的“凝结核”，当大气中水蒸气达到饱和时，就会发生凝结现象。在较高的温度下，凝结成液态小水滴；而在温度很低时，则会形成冰晶。这种“凝结核”作用有可能导致降水的增加或减少。对特殊情况的研究尚未取得一致结果，一些研究证明降水将增加，例如颗粒物浓度高的城区和工业区的降雨量明显大于其周围相对清洁区的降雨量，通过云催化造成的冰核少量增加来进行人工降雨等。另有一些研究表明降水会减少。

一些研究者认为，那些伴随着大规模气团停滞的大范围的霾层，可能也会有一些气候意义。由于太阳辐射的散射损失和吸收损失，大气气溶胶粒子会导致太阳辐射强度的降低。计算表明，在受影响的气团区域，辐射一散射损失可能会致使气温降低1℃。虽然这是一种区域性影响，但它在很大的地区内起作用，以致具有某种全球性影响。