雾和霾是自然界中使能见度降低的两种不同天气现象。雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的水汽凝结物。雾肉眼可见，常呈乳白色，水平能见度小于1千米。高山、海滨、乡村常见，城市区域较少见。霾是大量细微的颗粒物均匀地浮游在空中。这些微小颗粒物的直径一般小于1微米，肉眼不可见。它们使空气混浊，水平能见度小于10千米。
这些悬浮的细小颗粒物本来在各处漫无目的地飘摇散落，无意危害人类。是一股神奇的力量将它们聚集起来，终成四面“霾”伏之势，这就是雾霾的帮凶――逆温层。
一般情况下，在低层大气中，气温是随高度的增加而降低的。但有时在某些层次可能会出现相反的情况：气温随高度的增加而升高，这种现象被称为“逆温”。出现逆温现象的大气层称为“逆温层”。
逆温层通常出现于对流层底层，厚度较薄，一般在几百米至几千米之间。受逆温层影响的地区，大气都趋于稳定，对流不易发生。因此，除随寒潮带来的逆温外，一般逆温现象都会导致地面风力微弱。空气中的悬浮粒子因此聚积，使得空气质量变得差。
逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。在正常气候条件下，污染物从气温高的低空向气温低的高空扩散，逐渐循环排放到大气中。但在逆温现象下，低空的气温反而更低，导致污染物停留，不能及时排放出去。
逆温层阻碍了空气的垂直对流运动，抑制了烟尘、污染物和水汽凝结物的扩散。几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的被子“罩”在城市的上空，近地面的污染物“无路可走”，只好“原地不动”，越积越厚，烟尘遮天蔽日，空气污染势必加重。
冬季之所以更容易发生雾霾，便与逆温层有关。冬季冷空气的密度要比暖空气的大。简单来说就是，冷空气总想往下沉，而暖空气总想往上跑。在冬季的夜间，地面向外发出大量辐射，迅速降温。而由于白天接收到的太阳辐射又相对较少，这样就造成了近地面空气温度低，而高层空气温度高。因此，近地面的冷空气不会向高空运动，高层的暖空气也不愿意降落到地面。于是各自保持着相对稳定的状态，在垂直方向上也就减少了空气交换，这样更容易形成雾霾。
