烟草制品燃烧时产生对人体有生理效应的气体。其特性决定于烟叶的化学成分、物理性状和烟草制品的制造工艺。

烟气形成过程极其复杂。卷烟燃烧时，燃烧区的温度可达880℃，两次抽吸间隙的温度约为835°C，燃烧着的卷烟可分成蒸发带、热分解带、燃烧带及烟灰四部分（见图）。有机物在800℃以上的高温区燃烧，热气流进入热分解带和蒸发带，直到100℃以下的区域。此时挥发性较低的各种成分以气流中悬浮着的、燃烧时残留的炭粒及金属灰分粒子为核心，冷凝成溶胶即湿焦油。挥发性较高的成分仍以气体形态存在。烟气分两种，当燃吸时，通过卷烟吸入人体的部分称为主流烟气，两次抽吸间隙扩散到大气的部分叫侧流烟气，一般所说的烟气成分主要是指主流烟气。

主流烟气分为气相部分和微粒相部分。气相部分约占92%，其中氮气约58%、氧12%、二氧化碳13%、一氧化碳3.5%以及挥发性成分如水，低分子的羟类、醛类、酮类，含氮化合物、杂环化合物等的蒸气约5%。粒相成分约占8%。新鲜的主流烟气每毫升约有10亿～15亿个微粒，中等微粒直径大小约在0.22微米。微粒相的主要成分是烟碱和挥发性无机成分，此外还有酸、醇、醛、酮、脂肪羟、芳香羟、酚等。粒相组分称为总微粒物，也称湿焦油或粗焦油，去掉其中的水分和烟碱后称为干焦油。焦油是衡量卷烟安全性的主要指标。

纸烟燃烧过程中各部分的温度

烟气成分来源于烟叶中各种化合物。烟叶燃烧时，一部分化学成分被蒸馏，直接进入主流烟气，其余的成分经过热解、合成等作用形成新的化合物。烟叶中的碳水化合物，除微量的糖类能在烟气中发现外，其余的大部分氧化成二氧化碳和一氧化碳，一部分热解，合成为醛类、酮类、酚类、呋喃、吡啶等化合物，多酚类热解成简单的酚类。蛋白质和氨基酸等含氮化合物，转化为氧化氮、硝基烃、硝基苯、铵类和酰胺类，并有氨、腈类及微量含氧杂环芳烃的生成，烟碱一部分进入烟气中，其余经脱氢、脱甲基以及降解等作用，分解为吡咯、吡啶的衍生物和少量亚硝胺化合物。色素和树脂等则转化为羰基化合物和脂类、醚类、酸类、烃类、杂环化合物。

烟气的化学成分和数量还受烟叶物理性状和制造卷烟工艺影响，包括烟叶水分含量、叶片厚度、填充性、保火力、切丝宽度、每支卷烟烟丝的重量、烟支的粗细和长短、添加物和过滤嘴，烟支的吸阻、压降和静燃率等，此外吸烟者的吸烟习惯，如抽吸频率、抽吸容量等也对烟气成分有很大影响。烟气成分已鉴定出3875种，其中绝大部分对人体无害，少数部分对健康有害，主要有尼古丁、稠环芳烃、亚硝胺、氧化氮、一氧化碳、丙烯醛、酚类、氰化氢等。

为减轻危害，烟草行业致力于改进烟叶及烟制品的安全性，采取卷烟加接过滤嘴、使用膨胀烟丝、烟纸打孔、增强燃烧性等措施，以降低焦油含量和其它有害成分。