যেসব দূষক উৎস থেকে সরাসরি নির্গত না হয়ে প্রাথমিক দূষকসমূহের পারস্পরিক রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে বায়ুমণ্ডলে তৈরি হয়, তাদের গৌণ বায়ু দূষক বলা হয়। সাধারণত কলকারখানা বা যানবাহন থেকে নির্গত প্রাথমিক দূষকগুলো (যেমন: নাইট্রোজেন অক্সাইড বা হাইড্রোকার্বন) সূর্যের আলো ও আর্দ্রতার উপস্থিতিতে বাতাসে একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করে এই নতুন ধরনের ক্ষতিকারক পদার্থ সৃষ্টি করে। এগুলি সরাসরি কোনো চিমনি বা ধোঁয়া থেকে বের হয় না, বরং প্রতিকূল পরিবেশে বায়ুমণ্ডলের মধ্যেই জন্ম নেয়।
গৌণ বায়ু দূষকের সবচেয়ে পরিচিত উদাহরণ হলো ওজোন (O3) এবং প্যান (PAN – Peroxyacetyl Nitrate)। এগুলি জনস্বাস্থ্য ও পরিবেশের জন্য অত্যন্ত ঝুঁকিপূর্ণ। যেমন, আলোক-রাসায়নিক ধোঁয়াশা (Photochemical Smog) তৈরির পেছনে এসব গৌণ দূষকের প্রধান ভূমিকা থাকে, যা মানুষের শ্বাসকষ্ট সৃষ্টি করে এবং উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া ব্যাহত করে। যেহেতু এগুলো রাসায়নিক বিক্রিয়ার ফল, তাই এদের নিয়ন্ত্রণ করা প্রাথমিক দূষকের তুলনায় অনেক বেশি জটিল ও চ্যালেঞ্জিং।