Les mécanismes impliqués dans les effets sanitaires de la pollution atmosphérique sont complexes. Leur étude nécessite la prise en compte de données écotoxicologiques et épidémiologiques. Les données toxicologiques, obtenues grâce à des expérimentations animales, ont des avantages et des limites : elles permettent de bien comprendre les mécanismes biologiques à liés aux pathologies, mais ces expériences ne peuvent être réalisées que pour des polluants pris séparément (on ne sait pas encore aujourd’hui étudier les effets d’un mélange de polluants), et doivent être extrapolés à l’homme (opération parfois discutable).
Par ailleurs, on peut étudier les effets avérés de la pollution atmosphérique, et ainsi en évaluer et quantifier les conséquences : c’est le domaine de l’épidémiologie.