VOCs是PM_2.5和O₃的共同前体物，PM2.5的化学组分包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑炭、有机化合物等，其中有机化合物通常占比较高。这些有机化合物一部分排放后直接形成颗粒或气溶胶，还有一部分是VOCs的大气化学转化产物，即二次有机气溶胶（SOA）。此外，进入大气中的VOCs可加速臭氧的生成并增加大气氧化性，有助于二氧化硫、氮氧化物等污染气体转化形成硫酸盐和硝酸盐气溶胶，从而促进PM2.5的形成。

O₃是完全的二次污染物，由VOCs和氮氧化物等物质在紫外光照、高温等条件下发生光化学反应生成。O3浓度的高低与VOCs和氮氧化物二者浓度的比值有较大关系，属于非线性比例关系。