京津冀地区处于太行山和燕山的半封闭地形中，具有天然“背风坡”及“暖盖”结构特征，更易造成污染物在山前累积。正是如此，造成京津冀地区大气环境容量相对较小，秋冬季环境容量更小的特质。

京津冀及周边地区大气污染物排放量处于高位，单位国土面积主要污染物排放量是全国平均水平的2-5倍。污染物排放量超出区域环境容量，是造成重污染发生的根本原因。

在一些不利气象条件影响下，化学转化生成的二次PM2.5会成为重污染的主流。

大气中的污染物会在风的作用下随气团一起传输，在传输过程中还会裹挟局地污染物，使污染气团越聚越浓，区域传输作用导致大面积的区域性重污染，直到气象条件转为有利，污染物得到彻底清除。