虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究表明，颗粒越小对人体健康的危害越大。细颗粒物能飘到较远的地方，因此影响范围较大。
细颗粒物对人体健康的危害要更大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。
全球每年约210万人死于PM2.5等颗粒物浓度上升
据悉，2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望5》指出，每年有70万人死于因臭氧导致的呼吸系统疾病，有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。《美国国家科学院院刊》（PNAS）也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因为空气污染很可能已经缩短了5年半。
伦敦毒雾事件
1952年12月5日的毒雾事件是伦敦历史上最惨痛的时刻之一，那场毒雾造成至少4000人死亡，无数伦敦市民呼吸困难，交通瘫痪多日，数百万人受影响。
世界卫生组织首次认定PM2.5致癌
2013年10月17日，世界卫生组织下属国际癌症研究机构发布报告，首次指认大气污染对人类致癌，并视其为普遍和主要的环境致癌物。然而，虽然空气污染作为一个整体致癌因素被提出，它对人体的伤害可能是由其所含的几大污染物同时作用的结果。
伤害器官
对颗粒的长期暴露可引发心血管病和呼吸道疾病以及肺癌。 当空气中PM2.5的浓度长期高于10μg/m³，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10μg/m³，总死亡风险上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。
影响气候
人们一般认为，PM2.5只是空气污染。其实，PM2.5对整体气候的影响可能更糟糕。PM2.5能影响成云和降雨过程，间接影响着气候变化。大气中雨水的凝结核，除了海水中的盐分，细颗粒物PM2.5也是重要的源。有些条件下，PM2.5太多了，可能“分食”水分，使天空中的云滴都长不大，蓝天白云就变得比以前更少；有些条件下，PM2.5会增加凝结核的数量，使天空中的雨滴增多，极端时可能发生暴雨。
全球空气质量地图
美国国家航空航天局（NASA）2010年9月公布了一张全球空气质量地图，专门展示世界各地细颗粒物的密度。地图由达尔豪斯大学的两位研究人员制作。他们根据NASA的两台卫星监测仪的监测结果，绘制了一张显示出2001年至2006年细颗粒物平均值的地图。 在这张图上红色（即细颗粒物密度最高），出现在北非、东亚和中国。中国华北、华东和华中细颗粒物的密度，指数甚至接近每立方米80微克，甚至超过了撒哈拉沙漠。
在这张2001～2006年间平均全球空气污染形势图上，全球细颗粒物最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。世界卫生组织（WHO）认为，细颗粒物小于10是安全值，而中国的这些地区全部高于50接近80，比撒哈拉沙漠还要高很多。
全球各地区细颗粒物浓度和致死人数分布图
美国国家航空航天局地球观测站（NASA's Earth Observatory）公布了一幅地图，展示了1850年至2000年之间全球各地区大气污染物细颗粒物浓度变化和致死人数情况。
2010年，韦斯特发表了一项基于单一的大气环境计算机模型的研究报告，估算了全球空气污染对人们健康的影响。韦斯特和他的同事们认为，利用一系列不同的大气环境计算机模型，总共六个，他们可以提高此前估算数据的精确度。2013年，他们在《环境研究通讯》（Environmental Research Letters）发表了他们的研究论文，得出如下结论：全世界每年因为室外的有毒空气污染物细颗粒物而死亡的人数为210万。
这幅地图显示了1850年至2000年全球空气污染水平变化，以及平均每平方公里每年因空气污染致死人数分布情况。颜色越深，表明该地区平均每平方公里每年空气污染致死人数越多。咖啡色地区比浅棕色地区有更多的人过早死亡。蓝色地区的空气质量1850年以来已经改善，早逝人数下降。
在中国东部、印度北部和欧洲，工业革命带来的城市化导致空气中的细颗粒物大大增加，并对人们的健康造成了很大的影响。在这些人口稠密、空气污染严重的地区（深褐色），人为造成的空气污染导致每年每平方公里超过1000人过早死亡。
少数地区（蓝色），如美国东南部，细颗粒物浓度相对于工业化前的水平有所下降，因空气污染而过早死亡的人数下降。在美国东南部地区，细颗粒物浓度的下降可能与过去160年中当地生物质燃烧水平的下降有关。
