A inversão térmica é o problema mais grave e potencialmente fatal associado ao smog industrial. Em áreas em forma de bacia ou vales, uma camada de ar quente pode prender uma camada mais fria perto do solo; como o ar não se mistura, os poluentes não se dispersam e podem atingir altas concentrações. Os idosos são especialmente vulneráveis nestas condições. Segundo "Essential Environment", uma inversão térmica em Donora, Pensilvânia, em 1948, prendeu o smog de uma fábrica de aço e arame; quase metade dos moradores adoeceu e 21 morreram. Um evento semelhante em Londres, em 1952, resultou na morte de cerca de 4.000 pessoas.
O dióxido de enxofre e os óxidos de azoto podem reagir com o vapor de água para formar ácido sulfúrico. Este ácido forte diminui drasticamente o pH da água. O ácido sulfúrico formado pela reação entre o dióxido de enxofre do smog industrial e o vapor de água pode acidificar a água da chuva, levando ao fenómeno chamado chuva ácida — água da chuva com pH anormalmente baixo. A chuva ácida pode danificar a vida vegetal, acidificar lagos e riachos e acelerar a erosão de estruturas humanas como estátuas ou edifícios de pedra.
O monóxido de carbono pode ligar-se à hemoglobina, a proteína nos glóbulos vermelhos que transporta oxigénio dos pulmões para os tecidos, impedindo o transporte de oxigénio. Altas concentrações de monóxido de carbono — como as encontradas no smog industrial — podem ser perigosas para a saúde humana. Metais pesados como mercúrio e chumbo podem entrar na cadeia alimentar, acumular-se nos tecidos dos organismos vivos e causar danos ao sistema nervoso central se presentes em altas concentrações, especialmente em crianças pequenas. O dióxido de enxofre também é tóxico em altas concentrações. Todos estes poluentes são cuidadosamente regulados em nações desenvolvidas devido aos seus potenciais efeitos na saúde.