不同季节的PM2.5浓度呈现明显差异。秋季和冬季，PM2.5浓度最高，尤其是11月、12月和1月，而夏季则是最低的，特别是7月和8月。以北京为例，冬季PM2.5平均浓度最高，其次是秋季和春季，夏季最低。冬季PM2.5浓度高的主要原因包括：采暖期燃煤量显著升高，以及气温降低导致机动车尾气排放增加，使PM2.5及其前体物（二氧化硫、氮氧化物、VOCs等）排放量增加。同时，冬季地面逆温频率的增加导致污染物在近地层不断积累，使得一次排放和二次转化成的PM2.5在近地面大气中逐渐累积，达到高浓度水平。春季PM2.5主要来自北方沙尘的贡献以及周边地区农田秸秆焚烧的贡献。秋季则因太阳辐射强，大气氧化性增强，常发生光化学烟雾，且大气扩散条件不佳，导致污染物聚集，增加了气态污染物向二次颗粒物转化的机会，从而导致严重的PM2.5污染。夏季的气温条件不利于逆温发生，且频繁的降雨及大风天气有利于PM2.5的扩散和清除，因此，夏季PM2.5浓度最低。气象条件对PM2.5质量浓度影响显著。阴霾天等特定气象条件下，空气中的二氧化物、氮氧化物等气态污染物容易转化成二次颗粒物，导致PM2.5增加。与夏季的暴雨相比，秋季的雨多持续时间较短，风速和风力较小，对空气中污染物的冲刷效果不明显，只能增加空气湿度。潮湿的空气会使悬浮的污染物“穿上”一层“水衣”，更易造成污染物累积。此外，刚下雨雪或下小雨、小雪时，空气质量并不能立刻改善；无风无雨雪的降温天气也会因冷空气带来的颗粒物，导致污染更严重。